telefunken fachbuch - Bastel

TELEFUNKEN
FACHBUCH
DIE FERNSEH-BILDRÖHRE
TELEFUNKEN
FACHBUCH
DIE FERNSEH-BILDRÖHRE
Nachdruck 1960
Herausgeber:
TELEFUNKEN
G•M•B•H
Geschäftsbereich Röhren
D
as Fernsehen ist durch seinen sprunghaften Anstieg zu einem sehr
wichtigen Faktor im täglichen Leben geworden. Damit steht die
Fernseh-Bildröhre, die das zeitnahe, lebendige Fernsehbild tagtäglich vor Millionen von Beschauern entstehen läßt, im Blickfeld größten Interesses. Die
Mehrzahl nimmt dieses Wunder in unserem technischen Zeitalter als etwas
Selbstverständliches hin. Aber in vielen, vor allen Dingen in den fachlich
interessierten Kreisen ist der Wunsch wach, dem Geheimnis der Bildröhre nachspüren zu können. Dazu will das vorliegende Büchlein einen
Weg zeigen.
Um wirklich alle Einzelheiten der Bildröhre ausführlich genug diskutieren
zu können, sind nur die sie unmittelbar berührenden Probleme behandelt
worden. Im ersten Kapitel wird ein Überblick über die Arbeitsweise der
Fernseh-Bildröhre gegeben und gezeigt, was alles dazu gehört, um das
Bild auf den Leuchtschirm zu schreiben. Die wichtigsten physikalischen
Grundlagen sind nur kurz gestreift, um diesen Abschnitt leicht faßlich zu
machen und ihn nicht durch umfangreiche Erläuterungen zu durchbrechen.
Dagegen werden im zweiten und dritten Kapitel alle wesentlichen physikalischen Eigenschaften an Hand sehr vieler Bilder so ausführlich besprochen, daß dem tiefer schürfenden Leser sämtliche Fragen beantwortet werden, die für ihn beim Lesen des ersten Abschnittes offengeblieben sind.
In den Kreis der Abhandlung sind dabei auch Probleme wie magnetische
und elektrostatische Ablenkung, Luminiszenz sowie Strahlung einbezogen.
Doch auch deren Darstellung wurde so gehalten, daß sie keine speziellen
theoretischen Vorkenntnisse voraussetzt.
Den Abschluß bildet als viertes Kapitel ein Streifzug durch die Fertigungsstätte von Fernseh-Bildröhren. Es zeigt sinnfällig die Fülle neuartiger Probleme, die bei der Serienproduktion zu lösen waren.
Ein sehr ausführliches Stichwörterverzeichnis befindet sich am Schluß des
Buches. Es erleichtert die Übersicht und ermöglicht eine rasche Information bei Einzelfragen.
Verzeichnis der ganzseitigen Bildtafeln
Seite
9
Die drei Teile, aus denen der Kolben einer Fernseh-Bildröhre
durch Verschmelzen entsteht
13
Teile eines Strahlsystems
15
Fertigmontiertes geradsichtiges Strahlsystem
41
Ein geknicktes Strahlsystem im Schnitt
54
Fernseh-Bildröhre AW 53-88 (Ablenkwinkel = 110°)
mit Ablenkspulensystem
62
Drei Fernseh-Bildröhren mit gleicher Diagonale, aber mit
den Ablenkwinkeln 70°, 90° und 110°
71
Geradsichtiges Strahlsystem mit seinen vormontierten
Bauelementen
73
Hängebahn, auf der die Fernseh-Bildröhren bei der
Herstellung die Fabrik durchlaufen
75
Karussell zum Aluminisieren
77
Blick in die Kette der Pumpwagen
83 u. 84
Farbige Übersichtstafel:
Fernseh-Bildröhre. Schema des Fertigungsganges
A Aufbau und Arbeitsweise der Fernseh-Bildröhre
Zweck und Prinzip
Auf dem Schirm der Bildrohre soll das bei Fernsehsendungen übertragene
Bild erscheinen. Dieses Bild wird zeilenweise geschrieben. Als Schreibwerkzeug dient ein Elektronenstrahl. Er trifft den Schirm jeweils in einem
feinen Punkt und bringt ihn dort zum Leuchten Die Wucht der mit erheblicher Geschwindigkeit auf dem Schirm aufprallenden Elektronen setzt sich
zu einem gewissen Teil in sichtbares Licht um. Dessen Helligkeit hängt von
der Bildröhren(anoden)spannung und von dem Strahlstrom ab Die
Bildröhrenspannung wählt man recht hoch (z. B. mit 16 Kilovolt) und sorgt
dafür,ßsiemBtböglchkonsaeibt.DSrhlomsue
man und beeinflußt damit die Helligkeit, die der Elektronenstrahl in seinem
Auftreffpunkt hervorruft.
Damit das Bild auf dem Schirm erscheinen kann, sind in der Bildrohre bzw
in unmittelbarem Zusammenhang mit ihr folgende Hauptteile unbedingt
notwendig:
1. Eine Einrichtung, mit der sich der Elektronenstrahl erzeugen laßt, also
ein Strahlsystem, das man gelegentlich auch Elektronenkanone oder
Kanone nennt,
2 eine Möglichkeit, die Starke des Elektronenstrahls, also den Wert des
Strahlstromes zu beeinflussen, d. h. eine Steuerelektrode, die auch
als Wehneltzylinder bezeichnet wird,
3. ein Bildschirm, der dort aufleuchtet, wo er vom Elektronenstrahl getroffen wird, und
4. Anordnungen zum waagerechten und senkrechten Ablenken des Elektronenstrahls so, daß er Zeile für Zeile und Bild für Bild zu schreiben
vermag (Ablenkspulensystem).
Strahlsystem und Bildschirm sind im Innern des Bildröhrenkolbens angeordnet. Als Ablenksystem dienen zwei außerhalb des Kolbens befindliche Spulenpaare, die von den Ablenkströmen durchflossen werden.
Der Kolben
Der Kolben der Fernseh-Bildröhre besteht aus Glas. Er setzt sich aus
drei Teilen zusammen (Bilder 1 und 2). Diese Teile: die Bildröhren-Front7
platte, der Kolbentrichter und der Kolbenhals sind miteinander verschmolzen.
Die Bildröhren-Frontplatte ist ein mit hohem Rand ausgebildeter, dickwandiger Preßteil. Aus dem Preßvorgang ergibt sich auf dem Rand eine
Preßnaht.
Der Kolbentrichter ist mit dem Hochspannungsanschluß (Anodenanschluß)
versehen.
Der Kolbenhals schließt mit einem Preßteller ab, auf dem das Strahlsystem aufgebaut ist.
Die Bildröhren-Frontplatte ist gewölbt, wodurch die erforderliche Festigkeit ohne übermäßige Glasdicke erreicht wird. Auf der Bildröhre fastet
nämlich der äußere Luftdruck mit etwa einem Kilopond auf jedem
Quadratzentimeter. Ihm hält kein Innendruck das Gleichgewicht.
Ein Kilopond ist die Kraft, mit der ein Kilogramm Masse infolge der Anziehung durch die Erde auf die Unterlage drückt.
Die Wölbung der Bildröhren-Frontplatte kommt im übrigen auch etwas der
Gleichmäßigkeit der Bildschärfe auf dem Schirm zugute:
Die Brennfläche, also die Fläche, auf die der Brennpunkt des beliebig abgelenkten Strahles fiele, ist im selben Sinn gekrümmt wie die BildröhrenFrontplatte, jedoch weit stärker als diese. Bild 3 zeigt die zwei Grenzfälle
zur Lage der Brennfläche. Ein Fall ist durch Einstellung großter Punktschärfe
Bild 2. Die drei Teile, aus denen der Kolben einer Fernseh-Bildröhre durch Verschmelzen
entsteht Die Bildröhren-Frontplatte aus Preßglas, der Kolbentrichter, der im Schleuderverfahren, und der Kolbenhals, der im Ziehverfahren hergestellt wird
,
auf die Bildmitte gegeben. Im zweiten Fall liegt die größte Schärfe auf
dem Bildrand.
Für die Ausmaße der Bildröhre sind insbesondere die folgenden zwei
Zahlenwerte wichtig:
Die eine Zahlenangabe bezieht sich auf die „Diagonale" der BildröhrenFrontplatte und damit auf den Bildschirm. Man versteht hierunter den
Durchmesser des Kreises, in den der Umriß der Bildröhren-Frontplatte
gerade hineinpaßt (Bild 4). Üblich sind hierfür 43, 53 und 61 cm.
Die andere Zahlenangabe betrifft den Ablenkwinkel. Angegeben wird
der Winkel, der zur Bilddiagonale gehört (Bild 5). Man ist bestrebt, diesen
Winkel möglichst groß zu machen, weil man damit bei gegebener Diagonale zu kurzen Röhren kommt.
Bild 5. Der Ablenkwinkel, den man zum Charakterisieren
einer Fernseh-Bildröhre angibt (früher 70° , später 90° und
neuerdings 110°), ist der Winkel, der zur Diagonale der Bildröhren-Frontplatte gehört. In diesem Bild beträgt der Ablenkwinkel 90°.
Das Strahlsystem, ein Überblick
Das Strahlsystem soll den zum Schreiben des Bildes notwendigen
Elektronenstrahl erzeugen. Dazu sind erforderlich:
1. eine Kathode, die die für den Elektronenstrahl notwendigen Elektronen
in das Vakuum emittiert,
10
2. wenigstens eine Elektrode mit einer gegen die Kathode positiven
Spannung, die die Elektronen von der Kathode nach dem Bildschirm
hin beschleunigt,
3. die schon erwähnte Einrichtung zum Steuern des Strahlstrom-Wertes
und
4. Anordnungen, die den Strahl so bündeln, daß er auf dem Bildschirm
in einem feinen Punkt, also mit geringem Querschnitt, auftrifft.
Aus dem Strahlsystem wird der Elektronenstrahl etwa so herausgeschossen, wie Bild 6 das veranschaulicht.
Bild 6.
Ein vollständiges, geradsichtiges,
also nicht geknicktes Strahlsystem. Die
Kathode ist im Innern der Steuerelektrode
angeordnet und demgemäß hier nicht
sichtbar. Bild 12 zeigt dasselbe Strahlsystem im Schnitt.
Bei dem mit Bild 7 gegebenen Vergleich könnte die Meinung aufkommen,
die Bezeichnung „Kanone" sei für das, was Bild 6 veranschaulicht, abwegig: Sowohl in der Verstärkerröhre wie in der Bildröhre werden die
11
Elektronen von der Kathode nach der Anode beschleunigt und prallen
schließlich auf der Anode auf.
Werden also nicht etwa die Elektronen aus der Kanone herausgesaugt,
statt, wie es sich für eine Kanone gehört, aus ihr herausgeschossen?
Die gelegentlich benutzte Bezeichnung „Kanone" besteht jedoch sachlich
zu Recht: Die Elektronen werden in der Bildröhre wie in der Verstärkerröhre durch die zwischen Kathode und Anode liegende Spannung beschleunigt.
In der Verstärkerröhre wirkt sich diese Spannung auf dem gesamten
Weg der Elektronen zwischen Kathode und Anode aus. Es ist dabei
wichtig, festzustellen, daß hier die Elektronen ihre durch die Anodenspannung bedingte Endgeschwindigkeit erst unmittelbar vor dem Auftreffen erreichen.
In der Bildröhre hingegen haben die Elektronen schon innerhalb des
Strahlsystems ihre Endgeschwindigkeit erreicht. Sie werden somit tatsächlich aus dem Strahlsystem herausgeschossen: Denn bereits an den
Anodenteilen des Strahlsystems liegt dieselbe Spannung wie am Bildschirm. Also herrscht zwischen Bildschirm und Mündung des Strahlsystems
keine Spannung mehr, die die Elektronen weiterhin beschleunigen und
damit „ansaugen" könnte.
Die Kathode
Die Kathode (Bild 8 und Bild 9) besteht aus einem einseitig geschlossenen Nickelröhrchen. Die geschlossene Stirnseite der Kathodenhülse weist
eine aus Barium- und Strontiumoxyd gebildete Oberflächenschicht auf.
Diese hat die Eigenschaft, Elektronen schon bei Temperaturen zwischen
700 ... 800° C in ausreichendem Maß zu emittieren. Man drückt das aus,
indem man sagt: Die Elektronenaustrittsarbeit, also der zum Emittieren
eines Elektrons notwendige Arbeitsaufwand, ist für solche Materialien
besonders gering.
In der Kathodenhülse ist die durch Aluminiumoxyd isolierte, vom Heizstrom durchflossene Heizwendel (der Brenner) angeordnet.
Bild 9. Teile des in den Bildern 49, 50 und 52 dargestellten Strahlsystems: Jeweils von
links nach rechts in der oberen Reihe die Beschleunigungselektrode, ein keramischer
Zwischenring und die Steuerelektrode, in der mittleren Reihe die isolierte Heizwendel
(der Brenner) und die Kathodenhülse, in der unteren Reihe die Baueinheit aus diesen
Teilen und aus dem daneben dargestellten Kathodenhalter.
4.,
Beschleunigung der Elektronen
Die aus der Kathode emittierten Elektronen verlassen diese mit sehr
geringen Geschwindigkeiten. Folglich müssen die Elektronen, wie schon
angedeutet, wirksam beschleunigt werden. Das geschieht mit Hilfe der
positiven Spannungen, die einzelne Elektroden des Strahlsystems gegen
die Kathode aufweisen.
Die Steuerelektrode für den Strahlstrom
Der Strahlstrom muß in seinem Wert gesteuert werden. Das geschieht
mit der Spannung zwischen Steuerelektrode und Kathode. Wie das
Steuergitter der Verstärkerröhre wird diese Bildröhren-Elektrode mit
einer gegen die Kathode negativen Vorspannung (Gittervorspannung)
betrieben. Ihr überlagert man die steuernde Spannung. In beiden Fällen
wirkt die folgende positive Elektrode mit ihrer beschleunigenden Spannung durch die negative Steuerelektrode hindurch. Dieses Hindurchwirken bezeichnet man wie bei der Verstärkerröhre als Durchgriff.
Die Bildröhren-Steuerelektrode, die auch Wehneltzylinder heißt, hat Topfform mit einem kleinen, kreisrunden Loch im Boden des Topfes. Der Topf
umgibt die Kathode so, daß die von ihr emittierten Elektronen das im Topfboden befindliche Loch der Steuerelektrode passieren können (Bild 10
links).
Mit der gegen die Kathode stets negativen Gesamtspannung der Steuerelektrode wird einerseits erreicht, daß die aus der Kathode emittierten
Elektronen nicht auf der Steuerelektrode landen können. Andrerseits
unterstützt die negative Spannung das Bündeln der Bahnen, auf denen
sich die aus der Kathode kommenden Elektronen bewegen: Die Elek14
Bild 11. Fertig montiertes (geradsichtiges) Strahlsystem. Die Systemteile sind durch Einschmelzen in zwei Sinterglasstäbe gehalten. Die federnden Bügel geben Kontakt mit dem
leitenden Innenbelag des Bildröhrenkolbens und stützen das System gegen den Kolbenhals ab Mit dem Glasrohr (dem Pumpstengel) wird die Röhre an die Pumpe angeschlossen Nach dem Evakuieren schmilzt man diesen ab. So bleibt nur ein kleiner
Pumpstutzen stehen.
tronen werden durch die Steuerelektrode gezwungen, nach ein und demselben Punkt (dem Bündelungspunkt, siehe Bild 37, Seite 31) zu fliegen.
Die Schwankungen der Spannung der Steuerelektrode dienen ebenso
zum Erzielen der Strahlstromschwankungen, wie man in einer Verstärkerröhre durch die Steuergitterspannung den Anodenstrom beeinflußt.
Zwei Beispiele für die tatsächliche Ausführung dieses Systemteils und
seinen Zusammenbau mit den ihm benachbarten Teilen bringen die
Bilder 9 und 11, die zwei verschiedene Röhrenkonstruktionen betreffen.
Welche Präzision hier notwendig ist, erkennt man schon daran, daß der
Abstand zwischen Kathodenoberfläche und Boden der Steuerelektrode
mit nur 0,15 mm sehr genau eingehalten werden muß.
Die Beschleunigungselektrode
Diese auf die Steuerelektrode folgende Elektrode weist im Betrieb der
Röhre eine feste, gegen die Kathode positive Spannung von einigen
100 Volt auf. Sie hat mit dieser Spannung durch die Steuerelektrode hindurchzuwirken: Sie muß die Elektronen von dem der Kathode unmittelbar vorgelagerten Raum in dem Maß wegsaugen, in dem der jeweilige
Wert der Spannung der Steuerelektrode das gerade zuläßt. Darüber hinaus fällt der Beschleunigungselektrode die Aufgabe zu, die Elektronen,
die so die Steuerelektrode passiert haben, auf eine hohe Geschwindigkeit zu bringen. Schließlich hat die Beschleunigungselektrode im Verein
mit der Steuerelektrode den Zweck, die Elektronenbahnen zusammenzuführen. Das bildet die Voraussetzung dafür, daß durch das nachfolgende
Bündeln (Fokussieren) ein scharfer Bildpunkt auf dem Schirm entsteht.
In den Bildern 9, 10 und 11 ist die Beschleunigungselektrode zu sehen.
Ihr Durchgangsloch hat wie das der Steuerelektrode einen Durchmesser
von noch nicht einem Millimeter. Ihr Abstand von der Steuerelektrode
beträgt z. B. 0,3 mm.
Der erste Teil der Anode
Auf die Beschleunigungselektrode folgt im Zuge des Elektronenstrahles
in der Mehrzahl der Fälle eine im wesentlichen rohrförmig ausgebildete
Elektrode, die an der Bildröhren-Anodenspannung liegt. Diese Spannung
ist die Hochspannung des Fernsehgerätes. Ihr Wert liegt bei 16 000 Volt
= 16 Kilovolt = 16 kV. Die hohe gegen die Kathode der Röhre positive
Anodenspannung bewirkt bis etwa zum Eingang des Anodenrohres die
Hauptbeschleunigung der Strahlelektronen: Die Elektronen werden durch
die hohe Anodenspannung auf ihre große Endgeschwindigkeit gebracht.
16
Infolge der Geschwindigkeit, die die Elektronen so beim Eintritt in den
ersten Teil der Anode erreicht haben, landen sie nicht etwa auf der
Wand dieses Rohres, sondern fliegen insgesamt als Strahl weiter.
Linse zur Fokussierung
Auf den ersten Teil der Anode folgt zunächst ein weites Rohr, das eine
nur geringe positive Spannung gegen die Kathode hat. Dann kommt der
zweite Teil des Anodenrohres, mit dem der Innenbelag des Kolbentrichters leitend verbunden ist. Das Strahlsystem endet mit der Austrittsöffnung dieses zweiten Anodenrohrteiles.
Mit dem zwischengeschalteten weiten Rohr, der Linsenelektrode, schafft
man im Verein mit den beiden Teilen des Anodenrohres für den Elektronenstrahl eine Linse. Diese fokussiert ihn auf den Bildschirm.
Das Bild 12 zeigt im Schnitt das vollständige Strahlsystem, das schon
durch die Bilder 6 und 11 veranschaulicht wird. Der Elektronenstrahl ist
darin angedeutet.
Die Linse wirkt auf Grund der angelegten Spannungen gewissermaßen
wie ein Engpaß und führt dadurch die auseinanderstrebenden Elektronenbahnen des Strahls so zusammen, daß der Strahlquerschnitt am Bildschirm
einen hinreichend kleinen Durchmesser bekommt.
Die hier beschriebene Fokussierung bezeichnet man als elektrostatische
Fokussierung. Daneben gibt es auch die magnetische Fokussierung. Für
sie verwendet man andere Strahlsysteme und als Linsen Magnetanordnungen, die den Röhrenhals umschließen.
Auffangen des Elektronenstrahls
Der aus dem Strahlsystem herausschießende Strahl trifft auf die dünne
Aluminiumfolie, die die Leuchtschicht gegen das Röhreninnere abdeckt.
17
Er durchdringt diese Folie ohne dabei merklich abgebremst zu werden
und erzeugt in der Leuchtschicht das Bildpunktleuchten. Die Leuchtschicht
ist über die Aluminiumfolie mit der leitenden Schicht verbunden, die die
Innenfläche des in den Röhrenhals übergehenden Kolbentrichters bedeckt. Von hier besteht eine Verbindung zum Anodenanschluß. So schließt
sich der Strahlstromkreis (Bild 13).
Beim Aufprall der Elektronen verwandelt sich deren kinetische Energie
im wesentlichen in Licht und Wärme. Die abgebremsten Elektronen wandern nun von der Leuchtschicht über die Aluminiumfolie, wie schon erwähnt, als Leitungsstrom nach dem positiven Pol der Hochspannungs•
quelle.
Aluminisierung
Die Bildröhre weist auf der Rückseite der Leuchtschicht (vom Betrachter
des Fernsehbildes aus gesehen) eine dünne Aluminiumfolie auf. Diese
Folie (Aluminisierung, auch als Aluminium-Hinterlegung bezeichnet) hat
mehrere wichtige Aufgaben zu erfüllen. Einige von ihnen seien hier
genannt:
Zunächst einmal soll sie das vom Leuchtpunkt nach hinten abgestrahlte
Licht so reflektieren, daß auch dieses Licht dem Beschauer zugute kommt.
Außerdem verhindert die Aluminiumfolie ein Ausstrahlen des Leuchtpunktlichtes in das Röhreninnere und damit ein hierdurch sich ergebendes
Aufhellen des übrigen Leuchtschirmes.
Dann soll sie das, wenn auch schwache Leuchten der glühenden Kathode
gegen den Beschauer des Fernsehbildes abdecken.
Damit die Aluminiumfolie das Leuchtpunktlicht nach vorn reflektieren
kann, muß sie einigermaßen glatt sein. Man darf sie also nicht etwa unmittelbar auf die verhältnismäßig zerklüftete Oberfläche der Leuchtschicht
18
aufdampfen. Man erzeugt vielmehr durch eine sich über die Leuchtschicht
von Gipfel zu Gipfel spannende, äußerst dünne Kollodiumhaut eine
hinreichend glatte Fläche. Erst auf diese dampft man das Aluminium auf
(Bild 14). Die Kollodiumhaut wird nachträglich durch Erhitzen beseitigt.
Die Farbe des Bildschirmleuchtens
Angestrebt wird ein schwarz-weißes Bild. Das bedeutet: die hellen Teile
des Bildes sollen in weißem Licht aufleuchten. Da es keine Stoffe gibt, die
bei Elektronenaufprall weißes Licht ausstrahlen, mischt man verschiedenfarbig aufleuchtende Stoffe so, daß das gewünschte Weiß entsteht. Auf
dem Bildschirm befinden sich demgemäß, in feiner Verteilung und in geeigneten Verhältnissen gleichmäßig gemischt, gelb und blau aufleuchtende
Teilchen.
Die weiße Farbe des Leuchtens kann allerdings subjektiv nicht besonders
exakt festgelegt werden.
Vom Kontrast
Kontrast bedeutet allgemein Helligkeitsunterschied oder Helligkeitsverhältnis. Unter dem Kontrast versteht man bei Fernseh-Bildröhren das
Helligkeitsverhältnis zwischen hellen und dunklen Bildstellen.
In bezug auf die Bildröhre wird der Kontrast bestimmt durch die maximale Bildpunkthelligkeit einerseits und durch das Reflexionsvermögen
der nicht zum Leuchten angeregten Leuchtschicht andrerseits.
Guter, d. h. großer Kontrast verlangt nicht nur besonders helles Leuchten,
sondern auch, daß die nicht zum Leuchten angeregten Flächenteile möglichst dunkel erscheinen und dies sogar bei mäßiger Raumbeleuchtung.
Dazu wäre besonders günstig eine fast nicht reflektierende Leuchtstoffmischung, also eine Mischung, die, ohne zum Leuchten angeregt zu sein,
schwarz erscheint. Leider gibt es eine solche Mischung nicht. Deshalb hilft
19
man sich, außer mit der Aluminiumfolie hinter der Leuchtschicht, mit
einer Graufärbung des Glases der Bildröhren-Frontplatte.
Um die nicht angeregten Teile der Leuchtschicht schwarz erscheinen zu
lassen, könnte man daran denken, das Fernsehbild in einem sonst völlig
abgedunkelten Raum zu betrachten. Doch tut das den Augen nicht gut.
Eine gewisse Raumbeleuchtung wirkt ihrem vorzeitigen Ermüden entgegen. Besonders günstig ist es sogar, die hinter dem Fernsehempfänger
befindliche Wand oder den hinter ihm liegenden Raumteil mäßig zu
erleuchten.
Im übrigen ergibt nicht nur jede zusätzliche Raumbeleuchtung, sondern
auch das Leuchten des Bildschirmes ein Aufhellen des Wiedergaberaumes
und damit auch ein Aufhellen der nicht zum Leuchten angeregten Teile der
Bildschirmfläche.
Der Fernsehteilnehmer hat innerhalb der durch das Gerät gegebenen
Grenzen die Möglichkeit, den Kontrast einzustellen. Das geschieht am
besten beim Beobachten einer Grautreppe, wie sie in Testbildern enthalten ist.
In der Grautreppe liegen mehrere Helligkeitsstufen nebeneinander. Man
stellt den Kontrastregler so ein, daß sich alle einzelnen Stufen gut voneinander abheben.
Bei genauerer Betrachtung hat man zwischen dem Kontrast größerer
Flächen, d. h. dem Grobkontrast, und dem Kontrast von Einzelheiten, also
dem Feinkontrast, zu unterscheiden. Es ist nicht unbedingt gesagt, daß
der Feinkontrast befriedigt, wenn der Grobkontrast nichts zu wünschen
übrig läßt.
Grauglas für die Bildröhren- Frontplatte
Für die Bildröhren-Frontplatte wird eine in sich grau eingefärbte Glasmasse verwendet. Diese Graufärbung absorbiert rund 2590 des durchgehenden Lichtes. Die hellen Bildstellen sind also weniger hell sichtbar
als sie das bei klarem Glas wären. Mit dem Grauglas ergibt sich nur das
0,75 fache der Helligkeit wie mit klarem Glas.
Dieser Helligkeitsverlust wird gern in Kauf genommen: Das Grauglas
schwächt zwar die Helligkeit des Fernsehbildes um die erwähnten 25 Vo;
es reduziert aber den Einfluß des Außenlichtes in weit stärkerem Maße.
Das Außenlicht, das auf den Schirm fällt, gelangt durch das Grauglas hin20
durch auf den Schirm. Damit ist es um 25 % geschwächt. Das vom Schirm
reflektierte störende Licht wird beim Durchtritt durch die BildröhrenFrontplatte nochmal um 25% geschwächt (Bild 15). Insgesamt wird also
die wahrgenommene Helligkeit der vom Außenlicht beleuchteten Bildschirmteile auf das 0,75 • 0,75 = 0,56fache des ohne Graufärbung sich
ergebenden Wertes herabgesetzt.
Das bedeutet einen Kontrastgewinn im Verhältnis 0,75 : 0,56, d. h. von 33%
für den Fall, daß die Raumbeleuchtung beim Betrachten des Fernsehbildes,
wie dies im Interesse der Augen sein sollte, nur geschwächt, aber nicht
ausgeschaltet ist. Dieser Kontrastgewinn ist natürlich auch hinsichtlich der
Raumaufhellung vorhanden, die durch das Leuchten des Bildschirmes
zustande kommt.
Das Grauglas wirkt sich zusätzlich auf den Detailkontrast aus. Betrachten
wir einen einzelnen Leuchtpunkt, der auf dem sonst dunklen Bildschirm
erzeugt wird! Das Licht des Leuchtpunktes strahlt nach allen Richtungen
in das Glas der Bildröhren-Frontplatte (Bild 16, rechts). Ein Teil dieses
Lichtes wird von der Vorderseite der Bildröhren-Frontplatte reflektiert
und erhellt die Umgebung des Leuchtpunktes (Bild 16, links). So entsteht
ein Lichthof. Das von dem Lichthof stammende reflektierte Licht wird von
der Vorderfläche der Bildröhren-Frontplatte wiederum auf den Leuchtschirm zurückgeworfen, wodurch sich der Lichthof verstärkt und vergrößert.
Das Grauglas schwächt das Licht, das durch das Glas der BildröhrenFrontplatte geht, bei jedem Durchgang auf das 0,75 fache ab. Schon zu
dem durch die erste Reflexion bedingten Lichthof gehört ein dreimaliger
Lichtdurchgang durch das Grauglas. Die Lichthofbildung wird durch das
Grauglas somit stark herabgesetzt.
21
B Physikalische Erläuterungen
Magnetfeld krümmt Elektronenbahn
Ein Elektronenstrahl stellt einen elektrischen Strom dar. Auf ihn wirkt
also in einem Magnetfeld eine Kraft, wie dies für einen stromdurchflossenen Leiter gilt. Um das Auftreten dieser Kraft zu veranschaulichen, stellt
man zunächst sowohl das Magnetfeld, das auf den stromdurchflossenen
Leiter wirkt, wie auch das Magnetfeld, das zum Leiterstrom gehört, durch
Feldlinien dar (Bild 17). Dann erhält man aus den zwei Einzelfeldern durch
Addition den Verlauf der zum Gesamtfeld gehörenden Feldlinien (Bild 18).
Bild 18 macht es anschaulich, daß der Leiter hier nach rechts aus dem
Feld herausgedrängt wird.
22
Ein bewegtes Elektron ist nichts anderes als ein Anteil eines elektrischen
Stromes. Somit wird auf das Elektron, das ein Magnetfeld durchfliegt, eine
Kraft ausgeübt. Sie steht senkrecht sowohl zur Bewegungsrichtung des
Elektrons wie auch zur Richtung des Magnetfeldes. Besonders einfach wird
die Bahn des Elektrons, wenn
1. das Elektron quer zu einem Magnetfeld, also senkrecht zu dessen
Richtung, einfliegt und
2. im Raum des Magnetfeldes kein elektrisches Feld vorhanden ist, das
die Bewegung des Elektrons beschleunigen oder verzögern könnte.
Im Hinblick auf die hohe Geschwindigkeit der Strahl-Elektronen können
die Ablenkfelder als zeitlich konstant angesehen werden.
Die Ablenkspulen
Um die Ablenkmagnetfelder zu erzielen, mit denen die vertikale und die
horizontale Ablenkung bewirkt werden, braucht man zwei Ablenkspulenpaare, die von den Ablenkströmen durchflossen werden. Diese Spulen23
Die beiden Spulen, die das Spulenpaar für die vertikale Ablenkung bilden,
sind meistens — gemäß Bild 21 — um den Ring herumgewickelt. Man nennt
eine solche Anordnung eine Toroid-Spule. In Bild 22 ist dargestellt, wie
das Magnetfeld zustande kommt, wenn dieses Spulenpaar von Strom
durchflossen wird.
Die Spulen, die für die horizontale Ablenkung benutzt werden, sind
sattelförmig ausgebildet und in den Ring eingelegt. Diese Sattelspulen
umschließen also den Ring nicht. Bild 23a zeigt die Anordnung. Bild 23 b
veranschaulicht die untere der beiden gleich ausgebildeten Spulen. Bild 24
deutet den Feldverlauf an, der sich bei stromdurchflossenen Spulen
ergibt.
24
In den Bildern 22 und 24 sind die Magnetfelder, wie üblich, durch Feldlinien dargestellt. Die Zahl der Feldlinien in Bild 24 ist größer als die
Zahl der Feldlinien in Bild 22. Damit wird ausgedrückt, daß die Dichte des
die horizontale Ablenkung bewirkenden Magnetfeldes größer sein muß
Spannungsgefälle und räumliches Gefälle
Zu einer elektrischen Spannung gehört ein elektrisches Spannungsgefälle.
Herrscht beispielsweise zwischen zwei Platten, die sich im Abstand von
0,8 mm gegenüberstehen, eine Spannung von 600 V, so bedeutet das ein
Spannungsgefälle von 600 V: 0,08 cm = 7500 V/cm (Bilder 25 und 26).
Die Elektronen werden im Vakuum durch ein Spannungsgefälle zur positiven Elektrode hin beschleunigt. Daher ist die positive Richtung des
Spannungsgefälles von der negativen nach der positiven Elektrode hin
festgelegt. Das elektrische Spannungsgefälle beschleunigt die Elektronen,
ähnlich wie etwa Stahlkugeln ein räumliches Gefälle hinunterrollen. Diese
Übereinstimmung hat dazu geführt, die positive Spannung für solche
„Spannungsgefälle" senkrecht nach unten aufzutragen.
Für das räumliche Gefälle spielen die Höhenlinien (Linien gleicher Höhe)
(Bilder 27 und 28) dieselbe Rolle wie für das Spannungsgefälle die
26
Äquipotentiallinien. Das sind Linien, zu denen jeweils gleiche Spannungen
gehören. Das Bild 26 enthält z. B. die Linien für + 100, + 200, + 300,
+ 400 und + 500 V (gegen die links dargestellte negative Platte).
Die Elektronen werden stets in Richtung des Spannungsgefälles, also für
die bildliche Darstellung senkrecht zu den Äquipotentiallinien beschleunigt.
Hierfür gilt allgemein: Ist das Gefälle positiv (also in Bewegungsrichtung
von einer negativen zu einer positiven Elektrode), so nimmt der Betrag
der Geschwindigkeit zu. Handelt es sich hingegen um ein negatives Gefälle (also gewissermaßen um einen Anstieg), so wird das Elektron abgebremst.
Durch Gefälleverlauf gekrümmte Elektronenbahnen
Gerät ein Elektron in ein Gebiet, in dem die Äquipotentiallinien nicht
senkrecht zu seiner ursprünglichen Bahn stehen, so wird es abgelenkt:
Seine Bahn krümmt sich in dem durch Bild 29 veranschaulichten Sinn.
Besonders deutlich wird das Zustandekommen der Bahnkrümmung an
Hand des Bildes 30. In ihm ist angenommen, daß das mit 200 V beschleunigte Elektron in ein senkrecht zu seiner Bahn liegendes Gefälle gelangt.
Hierbei ändert sich an dem in Bild 30 von links nach rechts gerichteten
Geschwindigkeitsanteil v nichts. Es ergibt sich aber ein zusätzlicher Geschwindigkeitsanteil quer zu v. Dieser zusätzliche Geschwindigkeitsanteil
wächst mit der Wurzel aus der vom Elektron durchlaufenen Querspannung
27
an (siehe Seite 46). Die Gesamtgeschwindigkeit ermittelt man als
vektorielle Summe beider Geschwindigkeitsanteile (entsprechend dem
Parallelogramm der Kräfte). Solange sich das Elektron in dem Quergefälle
bewegt, nimmt seine Gesamtgeschwindigkeit weiter zu, wobei die Richtung der Gesamtgeschwindigkeit immer stärker von der ursprünglichen
Richtung abweicht. Dabei entsteht im homogenen Quergefälle (Querfeld)
eine parabelförmige Bahn.
Ist im Querfeld z. B. gerade die Spannung durchlaufen, die der Fluggeschwindigkeit des in das Querfeld eintretenden Elektrons gleichkommt,
so hat sich damit die Flugrichtung um 45° geändert und die Geschwindigkeit auf das 1/2fache erhöht (Bild 31).
In einem Magnetfeld wird, entsprechend Seite 23, nur die Geschwindigkeitsrichtung, nicht aber der Geschwindigkeitsbetrag geändert. Ein elektrisches Querfeld ändert beides.
Strahlstromsteuerung
Wenn die Kathode Elektronen emittiert, entsteht unmittelbar vor ihr eine
negative Raumladung: Eine Elektronenwolke lädt den Raum dort negativ
auf. Die Raumladung bewirkt, daß alle emittierten Elektronen auf die
Kathode zurückfallen, sofern kein Spannungsgefälle vorhanden ist, das
die Raumladewolke auflockert und Elektronen von ihr weg beschleunigt.
Wenn man der Steuerelektrode gegen die Kathode eine genügend hohe
negative Spannung gibt, können keine Elektronen den der Kathode vorgelagerten Raum verlassen, obwohl hinter der Steuerelektrode positive
28
Elektroden liegen. Auf diese Weise wird also der Elektronenstrahl unterdrückt und die Röhre gesperrt (Bild 32). Macht man die negative Spannung, die die Steuerelektrode gegen die Kathode hat, geringer, so wird
das Spannungsgefälle in unmittelbarer Nähe der Kathode positiv. Ein
diesem Gefälle entsprechender Bruchteil der von der Kathode emittierten Elektronen hat hiermit die Möglichkeit, die Umgebung der Kathode zu
verlassen. Das ergibt einen Strahlstrom (Bild 33). Dieser fällt um so höher
aus, je kleiner die negative Spannung der Steuerelektrode gegen die
Kathode ist (Bild 34).
Wie schon erwähnt, wird im Betrieb der Bildröhre die den Strahlstrom
und damit die Bildhelligkeit steuernde Spannung einer negativen Vorspannung der Steuerelektrode gegen die Kathode überlagert. Die Vor29
spannung nennt man wie bei der Verstärkerröhre meistens Gittervorspannung.
Die Bilder 35 und 36 zeigen die Steuerung einer Fernseh-Bildröhre im
Vergleich zu der einer Verstärkerröhre durch eine sinusförmige Wechselspannung. Die Verstärkerröhre wird im allgemeinen, wie in Bild 36 veranschaulicht, symmetrisch zum Arbeitspunkt gesteuert. Bei der Bildröhre
Bild 35. Steuerung des Strahlstroms einer
Fernseh-Bildröhre. Gesteuert wird durch
die Spannung der Steuerelektrode gegen die Kathode Dabei kann statt der
Kathode aucn die Steuerelektrode an
Masse liegen und die Kathodenspannung
schwanken. Es kommt nur darauf an, daß
die zwischen den beiden Elektroden
auftretende Spannung schwankt Richtige
Steuerung verlangt: Die zu schwarzen
Bildstellen gehörende Gesamtspannung
zwischen Steuerelektrode und Kathode
muß mit der Sperrspannung übereinstimmen.
Bild 36. Steuerung einer Verstärkerrohre
im Normalfall (A-Betrieb). Hier wird
nicht einseitig gesteuert wie bei der
Fernseh-Bildröhre. Bei der Steuerung
schwankt die Spannung vielmehr nach
beiden Seiten Die Schwankungen erfolgen um den Wert der Vorspannung
herum. Zu ihr ergibt sich etwa die
Hälfte des Anodenstromes, der zur
Gitterspannung Null gekoren wurde
ist der Fixpunkt mit Ug1sperr gegeben. Diese Spannung der Steuerelektrode gegen die Kathode sperrt den Strahlstrom. Das ergibt einen
schwarz erscheinenden Bildpunkt. Jedes Aufhellen des Bildpunktes bedeutet ein Verschieben der Steuerspannung in positiver Richtung.
Bei Verstärkerröhren legt man üblicherweise die Kathode für die Signalspannung an Masse. Hierbei herrscht die Signalspannung am Gitter gegen
Masse (Gittersteuerung).
Bei der Bildröhre hingegen besteht eine solche Masseverbindung meistens mit der Steuerelektrode. Damit tritt die Signalspannung an der
Kathode gegen Masse auf (Kathodensteuerung bzw. Gitterbasisschaltung).
In beiden Fällen handelt es sich um ein Wirksamwerden der Signalspannung zwischen Steuerelektrode und Kathode.
30
Der Kathode benachbarte Linse
Steuerelektrode und Beschleunigungselektrode (Schirmgitter) führen die
Elektronenbahnen des die Kathode verlassenden Strahlstromes zusammen Dies wird auf Grund des elektrischen Spannungsgefälles erreicht, das Bild 37 durch Äquipotentiallinien veranschaulicht.
In Bild 38 ist das zugehörige Spannungsgefälle als räumliches Gefälle dargestellt. Wie man sieht, bildet das Gefälle eine nahe der Kathode beginnende Mulde, deren Sohle geneigt ist. Die Elektronen, die von der
Bild 38. Das, was Bild 37 zeigt, als räumliches Gefälle veranschaulicht. Man sieht,
wie die Elektronenbahnen auf Grund des
Gefälleverlaufes zusammengeführt werden
und wie sie hinter dem Bündelungspunkt
wieder auseinanderstreben.
Kathode vorgelagerten Elektronenwolke stammen, werden in der
Mulde zusammengeführt und laufen dem Gefälle in der Weise entlang,
wie Bild 38 das zu erkennen gibt. Man wählt die Verhältnisse so, daß es
31
unter dem Einfluß der Mulde sogar zu einem Uberkreuzen der Elektronenbahnen kommt.
Die tatsächlichen Abmessungen der Elektroden sind schon in Bild 9, erst
recht aber in Bild 37 stark vergrößert dargestellt. Die beiden Löcher in
der Steuerelektrode und in der darauffolgenden Beschleunigungselektrode haben in Wirklichkeit Durchmesser, die kleiner sind als 1 mm! Und
die gegenseitigen Elektrodenabstände, die sehr genau eingehalten werden müssen, sind entsprechend gering.
Bild 39. Ein Linsensystem, das sich für Lichtstrahlen ähnlich
auswirkt wie das Spannungsgefälle gemäß Bild 37 auf die
Elektronenbahnen.
Die zwei auf die Kathode folgenden Elektroden stellen, wie schon angedeutet, für die Elektronenbahnen etwas Ähnliches dar, wie für Lichtstrahlen ein Linsensystem, das aus einer Sammellinse und einer darauffolgenden, wenig wirksamen Zerstreuungslinse besteht (Bild 39).
Elektrostatische und optische Linsen
Der Vergleich elektrischer Linsen mit optischen Linsen (Bild 37 mit Bild 39)
ist recht anschaulich. Doch bestehen Unterschiede.
Eine optische Linse wird durch einen festen Körper dargestellt. Sie hat
eine Oberfläche, die sie klar gegen ihre Umgebung abgrenzt. In ihr nutzt
man den von Luft abweichenden Brechungsindex des Linsenmediums aus.
Eine elektrische Linse hat keine Oberflächen, an denen sie beginnt bzw.
endet. In einem System elektrischer Linsen gibt es demgemäß keine scharf
zu unterscheidenden einzelnen Linsen, sondern allmähliche Ubergänge.
In der elektrischen Linse sind an Stelle von Medien-Verschiedenheiten
Kräfte wirksam, wie wir sie an Hand der Bilder 29 und 30 studiert haben.
Die ursprüngliche Geschwindigkeit und die durch in der Linse wirkende
Kräfte erzeugte zusätzliche Geschwindigkeit addieren sich vektoriell. So
ist für die Wirkung einer elektrischen Linse die Elektronengeschwindigkeit
von entscheidendem Einfluß:
Je rascher die Elektronen sich bewegen, desto schneller passieren sie
eine elektrische Linse und desto geringer ist die Geschwindigkeitsände32
rung, die in der Linse quer zur Einfallrichtung der Elektronen erfolgt. Die
Abhängigkeit der Auswirkung einer elektrischen Linse von der Elektronengeschwindigkeit läßt sich an Hand der Bilder 30 und 31 leicht einsehen.
Beschleunigende und nichtbeschleunigende elektrostatische Linsen
Die Linse, die wir in den Bildern 37 und 38 betrachtet haben, ist mit zwei
Elektroden aufgebaut. Diese sind hier Lochblenden. Wesentlich ist, daß
die zweite Elektrode gegen die erste eine positive Spannung aufweist.
Die Elektronen, die in ein solches Linsensystem eintreten, werden demgemäß innerhalb des Systems beschleunigt: Sie verlassen das System
mit einer Geschwindigkeit, die höher ist als ihre Eintrittsgeschwindigkeit.
Folglich nennt man derartige Linsen „Beschleunigungslinsen".
Bild 40. Die Aquipotentiallinien für den
Abschnitt des Strahlsystems, der durch die
Linsenelektrode (z B. + 350V) und durch
die in sie hineinragenden Enden der beiB. 16 kV gegen Kaden Anodenteile
thode) gebildet wird Die Elektronenbahnen werden hier zunächst etwas auseinandergebogen und dann wieder so
zusammengeführt, daß sich auf dem Bildschirm ein der Zeilenhöhe entsprechender
Strahldurchmesser ergibt.
Es handelt sich um einen Ausschnitt aus
Bild 12.
Eine weitere Linse bildet sich zwischen den beiden Teilen des Anodenrohres unter Mitwirkung des die Unterbrechungsstelle umhüllenden
Zylinders aus. Dieser Zylinder hat eine niedrige positive Spannung gegen
die Kathode. Die beiden Anodenteile liegen an der Hochspannung. Eine
Linse solcher Art beschleunigt die Elektronen nicht, da zwischen Eintrittsund Austrittselektrode (im vorliegenden Fall zwischen erstem und
zweitem Teil der Anode) keine Spannung herrscht. Elektrische Linsen, die
derart aufgebaut sind, nennt man „Einzellinsen".
Die zu einer Einzellinse gehörende Elektrode niederer Spannung heißt
Linsenelektrode oder hier auch Fokussierungselektrode.
33
Bild 40 veranschaulicht die Spannungsverteilung in einer Einzellinse und
die Wirkung der Linse auf den Elektronenstrahl. In Bild 41 ist das zugehörige Spannungsgefalle als räumliches Gefalle dargestellt. Auch hier
entsteht eine Mulde. Diese ist in der Mitte hochgewölbt.
Bild 41. Die in Bild 40
durch die Äquipotentiallinien dargestellten Verhältnisse
hier als räumliches
Gefälle veranschaulicht
worin U in Volt, 1, L und x in Zentimeter und B in Gauß einzusetzen sind
34
Bild 42. Noch einmal die
magnetische Ablenkung
Das Magnetfeld hat die
dem Bild 19 entgegengesetzte Richtung Die
Ablenkung erfolgt daher
nach ünten
Man lenkt also für die Zeile in der Horizontalen und für das Bild in der
Vertikalen ab, indem man die jeweils zugehörende Felddichte B abhängig
von der Zeit ändert: Man gibt der Felddichte z. B. für den Zeilenanfang
einen hohen Wert in der einen Richtung. Dann läßt man diesen Wert so
abnehmen, daß er für die Zeilenmitte gleich Null wird. Anschließend bewirkt man eine weitere Änderung im gleichen Sinn. Das heißt: Man sorgt
Bild 43. Der zeitliche Verlauf eines Ablenkstromes und damit auch der der
Dichte eines magnetischen Ablenkfeldes
dafür, daß der Wert der Felddichte mit entgegengesetztem Vorzeichen
wie zuvor nun wieder ansteigt, bis der zum Zeilenende gehörende Wert
erreicht ist. Von diesem Wert muß die Felddichte in der kurzen dafur
vorgesehenen Zeit wieder auf ihren zum Zeilenanfang notwendigen Wert
zurückgehen. Das geschieht mit einem dazu passenden zeitlichen Verlauf
des Ablenkstromes (Bild 43).
35
Warum hier magnetische Ablenkung?
In Oszillographenröhren wird der Elektronenstrahl elektrisch abgelenkt,
und zwar in der Weise, wie es durch Bild 30 angedeutet ist.
Die elektrostatische Ablenkung hat ihre Vorzüge: Man braucht für sie nur
Ablenkplatten in der Röhre und keine teuren Spulen. Außerdem ist der
Leistungsaufwand für die elektrische Ablenkung verschwindend gering.
Schließlich kann man den Ablenkfrequenzbereich in weiten Grenzen wählen, so daß es möglich ist, Oszillographen mit elektrischer Ablenkung für
Meßgrößen zu benutzen, die an keine bestimmte Frequenzen gebunden
sind.
Die freie Wahl der Frequenz ist für Bildröhren belanglos. Selbst wenn man
die Bildröhre in Empfängern für mehrere Fernsehnormen verwenden
möchte, handelt es sich doch um ganz bestimmte Ablenkfrequenzen, die
einigermaßen nahe beieinander liegen und auf die sich die Schaltung
leicht umstellen läßt.
Ablenkplatten innerhalb der Bildröhre würden eine größere Baulänge erfordern. Sie aber wäre äußerst unerwünscht: Man tut bei den Bildröhren
ja sehr viel, um an Baulänge zu sparen.
Außerdem kann man mit der elektrischen Ablenkung nicht so ohne weiteres die großen Ablenkwinkel erzielen, die für Bildröhren, wieder im
Interesse einer kleinen Baulänge, ausgenutzt werden.
Hierzu kommt noch ein recht wichtiger Punkt: Mit den Maßen bzw. Bezeichnungen des Bildes 42 ergibt sich für die elektrische Ablenkung, wenn
der gegenseitige Abstand der zwei Ablenkplatten d und die zwischen
diesen Platten herrschende Ablenkspannung U x genannt werden:
Das heißt: Bei Erhöhen der Bildröhren-Anodenspannung U muß die Ablenkspannung U x im gleichen Maß hinaufgesetzt werden. Die im vorhergehenden Abschnitt für die magnetische Ablenkung enthaltene Formel
besagt, daß die zu gleichem Ablenkwinkel erforderliche Magnetfelddichte
hingegen nur der Wurzel aus der Anodenspannung proportional ist.
Die Tatsache, daß im Fernsehempfänger jeweils mit festen Ablenkfrequenzen gearbeitet wird, macht es überdies möglich, auch für die
magnetische Ablenkung mit verhältnismäßig geringer Leistung auszukommen: Man speichert Arbeit, die beim Abbau des Magnetfeldes frei
wird, um sie nachher zum Ablenken wieder zu verwenden. Ferner nutzt
man die elektromagnetische Schwingung aus, deren Frequenz durch die
lnduktivitäten der Ablenkspule und des Zeilentransformators sowie durch
36
deren Wicklungskapazitäten gegeben ist, um den raschen Rücklauf für
die Zeilenablenkung zu erzwingen.
Magnetische Ablenkung des Elektronenstrahls verwendet man außer für
Zeile und Bild auch in magnetischen Linsen sowie zum Zentrieren des
unabgelenkten Strahles und für die lonenfalle. Diese Ablenkungen sollen
nun behandelt werden.
Magnetische Linsen
Fernseh-Bildröhren mit großen Schirmabmessungen sind heute, wie die
früheren Bildröhren-Ausführungen allgemein, meistens für magnetische
Bild 44. Eine magnetische Linse, die aus einem Dauermagnetring, einem
ebenen Eisenblechring und einem als Duse ausgebildeten Weicheisenring gebildet ist Zum Einstellen der fur das Fokussieren notwendigen
Magnetfelddichte im Röhrenhals verwendet man einen zylindrischen,
axial verschiebbaren Eisenblechring Mit ihm kann der Luftspalt des
Magnetringes einstellbar verändert werden
Fokussierung gebaut. Man verwendet also hier statt der eingebauten
Einzellinse ein von außen einwirkendes Magnetfeld. Dieses wird gemäß
Bild 45. Eine andere magnetische Linse, bestehend aus zwei Dauermagnet-Ferritringen, die beide axial in entgegengesetzter Richtung
magnetisiert sind Die Auswirkung der Linse, also ihre Brennweite, läßt
sich durch Verändern des gegenseitigen Abstandes der beiden Ringe
einstellen Obwohl das Magnetfeld auch im Bereich des Röhrenhalses
hier gänzlich anders verläuft als für eine Anordnung gemäß Bild 44, ist
die fokussierende Wirkung auf den Elektronenstrahl in grundsätzlich
gleicher Weise vorhanden wie dort
Bild 44 mit einem Magneten, oder, bei anderem Verlauf des Magnetfeldes, entsprechend Bild 45 mit zwei Magneten erzielt.
37
Bild 46 zeigt, wie der Elektronenstrahl durch die Linse nach Bild 44 beeinflußt wird. Daß sich dabei die Elektronenbahnen zusätzlich zu ihrer
Zusammenführung verwinden, beeinträchtigt die Linsenwirkung nicht. Um
das Verwinden des Elektronenstrahls zu veranschaulichen, sind in Bild 46
unter dem Strahlverlauf vier Strahlquerschnitte eingetragen und in ihnen
jeweils die acht betrachteten Elektronenbahnen markiert.
Bild 46. Auswirküng einer Linse gemäß Bild 44 aüf einen Elektronenstrahl, der hier durch
8 Elektronenbahnen veranschaulicht ist Die Elektronenbahnen des in die Linse eintretenden Elektronenstrahls divergieren schwach Sie werden durch die Linse zum Konvergieren gebracht Die Linse fuhrt Elektronenbahnen nicht nur zusammen, sondern verdrill
sie miteinander Das zeigen die unten eingetragenen Strahlquerschnitte.
Zum Einstellen der für das richtige Fokussieren im Einzelfall notwendigen
Magnetfelddichte verwendet man in einer Anordnung nach Bild 44 einen
verstellbaren magnetischen Nebenschluß, während man dafür bei einem
System gemäß Bild 45 den Abstand zwischen beiden Ringen ändert.
Der Zentriermagnet
Es ist notwendig, den Elektronenstrahl so auszurichten, daß die Bildmitte
auf die Mitte des Schirmes trifft. Das geschieht mit Hilfe eines Zentriermagneten. Er bewirkt ein Magnetfeld, das quer durch den Röhrenhals
geht und das sich sowohl in seiner Dichte wie auch bezüglich seiner
Richtung einstellen läßt. Ein einstellbarer Zentriermagnet ist unter anderem wegen des Magnetfeldes der Erde erforderlich. Der Zentriermagnet
ist z. B. gemäß Bild 47 aufgebaut: Zwei Eisenbügel umschließen einerseits
den Röhrenhals und andrerseits einen kleinen, zylindrischen, quermagneti38
sierten Dauermagneten. Um die Magnetfelddichte im Röhrenhals zu verändern, verdreht man den Dauermagneten. In der Lage, in der der eine Pol
des Dauermagneten an dem einen Eisenbügel und sein anderer Pol an dem
Bild 47. Zentriermagnet, bestehend aus einem
drehbar angeordneten Dauermagnetzylinder ünd
zwei Weicheisenklammern, die mittels einer Feder
zusammengehalten sind
anderen Eisenbügel anliegt, erreicht das Magnetfeld im Röhrenhals seine
größte Dichte. Dreht man den Magneten um ein Viertel einer Umdrehung
aus dieser Stellung heraus, so wird die Magnetfelddichte im Röhrenhals
zu Null. Da man den ganzen Zentriermagnet zusätzlich auf dem Röhrenhals
Bild 48. Zentriermagnet aus zwei gestanzten in
Durchmesitnga reShlbcing,dzumÄer
Zentrierfelddichte gegeneinander und zum Andern der Richtung
dieses Feldes gemeinsam verdreht werden. Während das
Magnetfeld zu Bild 45 rotations-symmetrisch ausgebildet ist,
geht es hier quer durch den Rohrenhals
verdrehen kann, läßt sich dem Magnetfeld jede beliebige Richtung geben.
Eine andere (modernere) Ausführung zeigt Bild 48: In einem dort nicht
dargestellten Halter sind zwei magnetisierte Stahlblechringe getrennt
verdrehbar angeordnet.
Der Knick im Strahlsystem
Das Strahlsystem einiger Typen von Fernseh-Bildröhren ist geknickt ausgebildet. Bild 50 gibt hierzu ein Beispiel. Mit diesem Knick (Bild 49) verhindert man, daß negative Ionen auf die Leuchtschicht gelangen.
Solche Ionen entstehen teils an der Kathode bei der Emission, teils unmittelbar vor ihr. Sie ergeben sich dort aus den niemals völlig zu vermeidenden geringen Gasresten im Röhrenkolben, und zwar durch Anlagern von Elektronen an die Atome bzw. Moleküle, die diese Gasreste
darstellen. In der Nähe der Kathode sind die Elektronengeschwindigkeiten noch gering, was die Möglichkeit des Anlagerns von Elektronen
an die Gasteilchen erhöht. Ein Atom oder Molekül, woran wenigstens
39
ein Elektron angelagert ist, hat damit eine negative Ladung und stellt
demgemäß ein negatives Ion dar.
Alle diese Ionen haben Massen, die die Masse eines Elektrons um mehrere Zehnerpotenzen übersteigen.
Die negativen Ionen werden durch die im Strahlsystem vorhandenen
Spannungsgefälle in gleichem Sinn beschleunigt wie die aus der Kathode emittierten Elektronen. Auf Grund ihrer großen Massen sind die
Bild 49. Ein geknicktes Strahlsystem mit
dem durch Schraffur angedeuteten Magnetfeld des lonenfallenmagneten. Dieses Feld ist in Zeichenebene hineingerichtet. Vergleiche hierzu Bild 42.
negativen Ionen durch die magnetischen Ablenkfelder weit weniger beeinflußbar als die Elektronen (siehe Seite 42). Sie träfen also durchweg
auf einen verhältnismäßig kleinen, in der Bildschirmmitte gelegenen
Fleck. Diese Konzentration auf einen engbegrenzten Bezirk des Schirmes würde die Leuchtschicht dort beschleunigt altern lassen, wenn sie
hiergegen nicht durch eine Aluminiumfolie geschützt wäre. Die viel größere
Masse der Ionen gegenüber den Elektronen ist hierbei, abgesehen von
der dadurch bedingten verringerten Ablenkung, belanglos: Ein Ion mit
der Ladung q eines Elektrons bekommt unter dem Einfluß einer beschleunigenden Spannung U die gleiche kinetische Energie wie ein Elektron,
nämlich q • U. Man darf sich hier nicht durch den Vergleich des elektrischen
Spannungsgefälles mit einem räumlichen Gefälle täuschen lassen: Im
elektrischen Feld ist die beschleunigende Kraft der elektrischen Ladung
des Ions und nicht seiner Masse proportional!
Mit dem Knick wird vermieden, daß die negativen Ionen auf den Schirm
gelangen können: Man nutzt die Tatsache aus, daß die Ionen infolge
ihrer großen Massen magnetisch nur wenig abgelenkt werden, um sie
hinter dem Knick abzufangen.
Elektronen wie Ionen würden ohne besondere Vorkehrungen dem Knick
nicht folgen, sondern geradeaus weiterfliegen. Wegen der kleinen
Elektronenmasse ist es möglich, die Elektronenbahnen dem Knick des
40
Bild 50. Ein geknicktes Strahlsystem, wie es Bild 49 zugrunde liegt, im Schnitt.
Vgl hiermit das in Bild 11 gezeigte geradsichtige Strahlsystem.
Strahlsystems gemäß abzubiegen, wahrend die Ionen praktisch ihre Richtung beibehalten und damit auf die Innenwand des ersten Anodenteiles
aufprallen (Bild 49). Dort können die Ionen keinen Schaden stiften. So ist
Bild 51.
Ein Ausführungsbeispiel für einen lonenfallenmagneten Dieser
Magnet ist aus zwei magnetisierten Permanentmagneten und einer federnden Klammer züsammengesetzt
es erklärlich, daß man den Knick im Strahlsystem (oder eine ähnlich
wirkende Vorkehrung) lonenfalle nennt. Als Ergänzung der lonenfalle
braucht man den lonenfallenmagneten (Bild 51), dessen Magnetfeld die
Elektronen davor bewahrt, mit den Ionen in die Falle zu gehen. Man
verwendet das Feld des lonenfallenmagneten also zum Ablenken des
Elektronenstrahls.
Die im Abschnitt „Magnetisches Ablenken des Elektronenstrahls"
(Seite 34) enthaltene Formel kann man mit Ladung q und Masse m eines
Elektrons oder Ions auch so anschreiben:
Diese Formel läßt erkennen, daß bei gleicher Ladung und 1000facher
Masse des Ions gegenüber dem Elektron die Ablenkung x für das Elektron ungefähr 30mal so groß ausfällt wie für das Ion.
Die weit verbreitete Ansicht, der Knick des Strahlsystems diene nebenbei auch zum Schutz der Kathode vor dem Aufprall positiver Ionen, trifft
nur sehr bedingt zu: Positive Ionen entstehen schon vor der Beschleunigungselektrode. Der Knick aber liegt gemäß Bild 49 in dem weiter von
der Kathode entfernten ersten Anodenteil.
Einen gewissen Schutz der Kathode gegen den Aufprall positiver Ionen
bietet die Steuerelektrode. Sie kann zwar die durch ihr Loch hindurch
unmittelbar auf die Kathode fokussierten Ionen nicht von dieser abhalten,
fängt aber die anderen positiven Ionen ab.
Im übrigen wurde die lonenfalle durch stetiges Verbessern des Pumpverfahrens und damit des Vakuums sowie natürlich auch durch das Aluminisieren des Bildschirmes in wachsendem Maße überflüssig. Das ist
42
der Grund, warum man nun auf den Knick im Strahlsystem verzichtet
und gerade (geradsichtige) Systeme baut.
Das Verbessern des Vakuums bedeutet ein erhebliches Herabsetzen der
lonenzahlen und macht dadurch die Einflüsse der Ionen belanglos.
Aperturelektrode
Zwischen Beschleunigungselektrode und erstem Teil der Anode ist gelegentlich eine weitere Elektrode eingefügt, die gegen die Kathode eine
niedrige, einstellbare, meistens positive Spannung bekommt (Bild 52).
Bild 52. Ein Strahlsystem, das zwischen der Beschleunigungselektrode und dem ersten
Teil der Anode noch eine weitere Elektrode enthält. Diese Elektrode legt man an eine
einstellbare Gleichspannung und kann damit den Aperturwinkel (Bild 53) beeinflussen,
mit dem die Elektronen hinter dem Bundelungspunkt (siehe z B Bild 37) auseinanderlaufen.
Diese Elektrode dient dazu, den Winkel, mit dem der Strahl nach dem
Bündelungspunkt auseinanderläuft, zu verändern. Es handelt sich hierbei um den Aperturwinkel, der gegen die Strahlachse gemäß Bild 53 gemessen wird.
Bild 53. Hier ist der Aperturwinkel ß veranschaulicht, um den die äußeren Bahnen des Elektronenstrahls gegen die Strahlachse im ersten Bündelungspunkt geneigt sind. Aus ihm folgt die
numerische Apertur. Die Abmessungen entsprechen denen des Bildes 37.
Ein großer Winkel, erreicht mit erhöhter positiver Spannung der Aperturelektrode gegen die Kathode, ermöglicht eine besonders gute Punktschärfe in der Mitte des Bildschirmes. Mit einem kleineren Winkel erzielt
43
man zwar eine geringere Mittenschärfe. Dafür aber fällt hiermit die
Schärfe über den gesamten Bildschirm, also die Allgemeinschärfe,
gleichmäßiger aus.
In ähnlichem Sinn ermöglicht die Aperturelektrode ein gewisses Anpassen an die Verschiedenheiten der Ablenkspulensysteme. Mit dem
Ansteigen der Qualität aller Typen von Ablenkspulen verringerte sich
der Randfehler, d. h. die bei Auslenkung aus der Mitte durch die Spulenfelder bedingte Unschärfe. Außerdem haben sich die Ablenkspulensätze
stark vereinheitlicht. Aus beiden Gründen wurde die Aperturelektrode
meistens überflüssig.
Nochmal die Farbe des Bildschirmleuchtens
Das Bildschirmleuchten soll einen einigermaßen weißen Eindruck machen.
Das, was unserm Auge weiß erscheint, ist aber nicht leicht zu definieren:
Der weiße Schnee sieht bei Sonnenbeleuchtung gelblich oder mitunter
auch leicht rötlich aus. In den Schattenpartien macht er hingegen vielfach
einen bläulichen oder sogar einen tiefblauen Eindruck. Ein weißes Papier
erscheint im Vergleich zu einem anderen weißen Papier etwa bläulich
oder gelblich. Auch die Farbe der Umgebung und natürlich ebenfalls die
Farbnuance der allgemeinen Raumbeleuchtung sind für das Beurteilen
dessen, was weiß sein sollte, von Bedeutung.
Betreibt man mehrere Bildschirme nebeneinander, so lassen sich schon
geringe gegenseitige Abweichungen feststellen: Der eine Bildschirm
wirkt bläulich gegen den anderen und dieser vielleicht gelblich gegen
den ersten. Dabei kann es sein, daß man bei längerem Betrachten des
Bildes auf dem einen Bildschirm dessen Leuchten als Weiß empfindet,
und bei einem Seitenblick auf den anderen Bildschirm den Eindruck eines
gefärbten Leuchtens hat.
Alle solche Unterschiede kommen nur beim unmittelbaren Gegenüberstellen, also bei der Auswahl eines Empfängers, zur Geltung. Bei fehlender Vergleichsmöglichkeit verlieren diese feinen Nuancen ihre Bedeutung.
Wie überall, so spielt im übrigen auch für das Leuchtschirmweiß die Mode
eine Rolle: Früher wurde Chamois-Tönung verlangt, wie man sie für
Porträt-Fotografien auch heute noch häufig vorzieht. Allmählich ging man
für das Bildschirmleuchten mehr und mehr auf eine bläuliche Färbung über.
Man charakterisiert die Leuchtfarbe vielfach durch die Angabe einer
Farbtemperatur. Das gründet sich auf folgendes: Wird ein Körper zum
44
Glühen gebracht, so leuchtet er bei tiefen Temperaturen dunkelrot. Das
Leuchten wechselt allmählich über Orange in Gelb, wobei die Intensität
der Färbung abnimmt. Bei noch höheren Temperaturen nähert sich das
Leuchten stark dem unbunten (reinen) Weiß, um dann nach und nach ins
Bläuliche überzugehen. Für das unbunte Weiß beträgt die Glühtemperatur
etwa 5500 ° Kelvin (absolute Temperatur). Die 5500 ° K stellen somit die
Farbtemperatur für das unbunte Weiß dar. Dem Leuchten des Bildschirmes
entsprechen ungefähr 8000 ...10 000 ° K. Dabei handelt es sich jedoch,
weil der Bildschirm nicht als glühender Körper leuchtet, nur näherungsweise um das Spektrum des mit der angegebenen Farbtemperatur strahlenden Körpers. Demgemäß wird hierfür, statt von der Farbtemperatur
selbst, von einer „ähnlichsten Farbtemperatur" gesprochen.
Weitere Aufgaben der Aluminisierung
Daß die Aluminiumfolie die Aufgabe hat, das Licht des jeweils zum Leuchten angeregten Punktes der Leuchtschicht zu reflektieren und dadurch
für den Beschauer aufzuhellen, daß die Aluminiumfolie außerdem das
Glühen der Kathode verdeckt und die Leuchtschicht gegen negative Ionen
schützt, wissen wir bereits. Der Aluminiumfolie fällt aber noch eine
weitere wichtige Aufgabe zu:
Dem Schirm werden durch den Strahlstrom ständig negative Ladungen
zugeführt. Es muß verhindert werden, daß sich der Schirm hierdurch örtlich
auflädt. Das erreicht man durch die Aluminiumfolie auf einfache und
sichere Weise: Sie bietet mit der großen Leitfähigkeit des Aluminiums
den Elektronen einen bequemen Weg nach dem Anodenspannungsanschluß.
Bei nicht aluminisierten Schirmen wird die störende Aufladung zu einem
kleinen Teil durch ein Abwandern von Elektronen über die Leuchtschicht
selbst, deren Leitfähigkeit gering ist, verringert, im wesentlichen aber
durch das Auslösen von Sekundärelektronen vermieden.
Sekundärelektronen sind Elektronen, die durch die Wucht aufprallender
Elektronen aus einer Oberfläche herausgeschlagen werden.
Die Aluminiumfolie ist für die Strahlelektronen ein Hindernis. Deshalb darf
sie gerade nur so dick gemacht werden, wie das ein Erfüllen ihrer oben
angedeuteten Aufgaben erfordert. Hierzu genügt ein Bruchteil eines Tausendstel Millimeters. Eine solch dünne Schicht wird bei den heute üblichen hohen Bildröhren-Anodenspannungen von den Strahlelektronen
ohne merkliche Abbremsung gut durchdrungen.
45
Abbremsen der Elektronen beim Eintreffen auf dem Bildschirm
Die Elektronen kommen am Bildschirm mit der Geschwindigkeit an, auf
die sie im Strahlsystem der Fernseh-Bildröhre beschleunigt wurden. Unabhängig von dem speziellen Aufbau des Strahlsystems ist fur die
Beschleunigung die gesamte Spannung maßgebend, die die Anode der
Röhre gegen ihre Kathode aufweist.
Die Energie, die zum einzelnen Elektron des den Bildschirm treffenden
Strahls infolge dieser Beschleunigung gehort, ist gegeben als das Produkt
aus Ladung des Elektrons und Wert der beschleunigenden Spannung
Dementsprechend hat man hierfür als Maß das Elektronenvolt (eV), wobei
1 eV = 1,6 • 10-19 Ws. Bei einer Anodenspannung U von 16 kV beträgt
somit die kinetische Energie eines jeden auf dem Bildschirm ankommenden Elektrons 16 000 eV. Die hierzu sich ergebende Elektronengeschwindigkeit v ermittelt man mit der Formel
Wandert das Elektron schließlich über den Anodenspannungsanschluß
zurück zur Hochspannungsquelle (siehe Bild 13), so hat es dort nurmehr
eine Geschwindigkeit, wie sie sich üblicherweise in Leitungen ergibt,
nämlich einen kleinen Bruchteil eines Millimeters je Sekunde. Die kinetische Energie, die das Elektron bei dem Auftreffen auf dem Schirm hat,
wird hier voll abgegeben:
Einige wenige der auf dem Bildschirm eintreffenden Elektronen verlieren ihre Energie beim ersten Aufprall nahezu vollständig. Die meisten
der dort ankommenden Elektronen geben ihre Energie stufenweise ab,
wobei die Höhen der Stufen voneinander recht verschieden ausfallen.
Unabhängig von der Stufenhöhe gibt es für die Energieabgabe zwei
Möglichkeiten: Das Auslösen einer elektromagnetischen Wellenstrahlung
einerseits und die Abgabe von Energie an weitere Elektronen andrerseits,
wobei es sich häufig um das Herausschlagen dieser Elektronen aus dem
Molekülverband, in den sie eingebaut sind, handelt (siehe den folgenden
Abschnitt).
Diese zwei Möglichkeiten des Energieaustausches gelten nicht nur für
die Energieabgabe des ankommenden Elektrons. Kinetische Energie der
Elektronen und Energie der Wellenstrahlung können im weiteren Verlauf
des Energieaustausches wechselweise vorkommen:
Eine durch einen Elektronenaufprall ausgelöste energiereiche Wellenstrahlung trifft z B. auf ein Molekül und löst dort ein Elektron aus dessen
46
Verband heraus, das nun mit entsprechend hoher Geschwindigkeit weiterfliegt und, seinerseits durch ein Hindernis abgebremst, die zuvor übernommene Energie als Wellenstrahlung abgibt.
Letzten Endes verwandelt sich hierbei die gesamte kinetische Energie
des auftreffenden Elektronenstrahls in Wellenstrahlung (vor allem sichtbares Licht sowie Wärmestrahlung) und in Wärme, die durch Konvektion
abgegeben wird.
Der hierbei auf das sichtbare Licht entfallende Anteil der Gesamtenergie
wäre ohne Mitwirkung des Leuchtstoffes verschwindend gering. Im folgenden Abschnitt wird erläutert, wie das Licht im Leuchtstoff zustande
kommt.
Der Leuchtschirm und seine Fluoreszenz
Der Leuchtschirm besteht aus einer dunnen Schicht einer Mischung aus
„aktivierten" Kristallphosphoren. Eine solche Schicht strahlt beim Aufprall
von Elektronen an den getroffenen Stellen Licht aus.
Als Kristallphosphore dienen hier Sulfide des Zinks und des Cadmiums.
Diese Sulfide bilden ein Kristallgitter. Das heißt: sie ordnen sich räumlich
so an, daß die Standorte der einzelnen Atome gewissermaßen als Knotenpunkte eines Raumgitters zu betrachten sind. Dabei wäre das Gitter
selbst dargestellt durch die Verbindungslinien zwischen den jeweils benachbarten Knoten.
Aktivieren heißt: Zufügen sehr geringer Mengen besonderer Stoffe, die
das Leuchten erst ermöglichen. Einen solchen Stoff nennt man „Aktivator".
Das Aktivieren setzt voraus, daß die Kristallphosphore von anderen Beimengungen in einem unvorstellbar hohen Maß gereinigt sind. Als Aktivator benutzt man vor allem Silber.
Trifft ein Elektron mit hoher Geschwindigkeit auf ein KristallphosphorMolekül, so schlägt es dort Elektronen heraus Ein herausgeschlagenes
Elektron hat ebenfalls vielfach noch eine betrachtliche Geschwindigkeit.
Mit dieser prallt es auf andere Moleküle des Kristallgitters so auf, daß es
hiervon elastisch zurückgeworfen wird. Es bewegt sich demgemäß auf
Zickzackbahnen in der Leuchtschicht.
Dort, wo ein Elektron herausgeschlagen wurde, ist ein einem Elektron
zukommender Platz frei. Das nennt man „Elektronenfehlstelle" oder „Defektelektron" oder einfach „Loch". Ein solches Loch kann sich ähnlich be47
wegen wie ein Elektron: Es füllt sich mit einem Elektron eines benachbarten Moleküls auf, worauf dort das Loch auftaucht, das nun wieder aus
der Nachbarschaft aufgefüllt wird usw.
Wie das freigeschlagene Elektron auf Zickzackbahnen herumfliegt, so
springt also auch das Loch im Zickzack von Molekül zu Molekül. Hierbei
gelangt es einmal zu einem Aktivator-Atom. Dieses ist leicht ionisierbar.
Das heißt: Es gibt leicht eines seiner äußeren Elektronen frei. Demgemäß
landet das Loch nun beim Aktivator-Atom. Diesem fehlt damit ein Elektron.
So wird das Aktivator-Atom zu einem positiven Ion.
Das eine Elektron, das eben noch zum Silberatom gehörte, fällt, wie man
sagen kann, in das Loch hinein und füllt es aus. Dem damit entstandenen
neuen Zustand entspricht ein etwas geringerer Energieinhalt als dem vorangehenden Zustand. Der kleine Energieüberschuß wird frei. Er setzt sich
in Wärme um. Wäre der Energiesprung größer, so entstünde Licht. Zu
einem niedrigen Energiesprung ergibt sich leider nur Wärme als energieschwächere Strahlung.
Das positive Aktivator-lon stellt für unser sich frei bewegendes Elektron
eine Falle dar: Ein Elektron ist nämlich der Träger einer negativen Ladung.
Sowie das sich im Zickzack bewegende Elektron in die Nähe des Aktivator-lons kommt, fällt es in dessen Loch hinein. Damit wird aus dem Ion
wieder ein Atom. Sein Energieinhalt ist beträchtlich geringer als der, der
zuvor für das freie Elektron und das Ion vorhanden war. Der Energiesprung
reicht in diesem Fall aus, um Licht zustande zu bringen. Das ist das Licht,
das das Leuchten des Bildpunktes ausmacht.
Ein Leuchten des Bildschirmes kann ubrigens statt durch Aufprall schneller
Elektronen auch durch Ultraviolettbestrahlung (UV-Strahlung) erzielt werden. Das nutzt man zum Prüfen der Leuchtschicht aus. Auch durch UVStrahlung werden Elektronen aus dem Gitterverband herausgehoben,
womit sich die weiteren Vorgänge ebenso abspielen wie bei der Anregung durch Elektronen.
Die Wellenstrahlung (elektromagnetische Strahlung)
Die Wellenstrahlung ist die Abgabe von Energie in Form elektromagnetischer Wellen. Wellenstrahlung entsteht z. B., wenn ein Elektron bei seinem
Aufprall kinetische Energie verliert. Für solche Vorgänge ist das
Plancksche Wirkungsquantum h maßgebend. Dieses stellt die kleinstmögliche Energie je Hertz der Strahlung dar. Das Produkt aus dem
48
Wirkungsquantum und der Frequenz in Hertz ist das Energiequant der
Strahlung, das als Photon-Energie bezeichnet wird. Hierzu gilt:
1. Die Energie eines Quants der Wellenstrahlung, also deren PhotonEnergie, wächst mit der Frequenz der Strahlung;
2. Die kinetische Energie eines aufprallenden Elektrons ist gleich dem
Produkt aus seiner Ladung und der von ihm durchlaufenen Spannung.
Aus beidem ergibt sich folgender zahlenmäßiger Zusammenhang zwischen
der Strahlungsfrequenz f in Hertz und der beschleunigenden Spannung U
in Volt:
Mit der Spannung U kann man an Stelle der Frequenz auch die Wellenlänge t der Strahlung (in Ängström; 1 Ä = 10hoch-10 m) in Zusammenhang
bringen. Diese erhält man, wenn man die Lichtgeschwindigkeit (3 • 108 m/s)
durch die Frequenz (in Hz) teilt. Mit der vorstehenden Formel gilt daher:
Die angeschriebenen Formeln ergeben die höchstmögliche Frequenz und
damit die kürzeste Wellenlänge der Wellenstrahlung, die bei Beschleunigung mit der Spannung U zustandekommen kann. Voraussetzung hierfür
Bild 54. überblick über
Strahlungsarten
die
vom sichtbaren Licht
bis zür Gammastrahlung mit Frequenz,
Wellenlänge, PhotonEnergie und Spannung
ist also, daß das aufprallende Elektron seine gesamte Energie beim
ersten Zusammenstoß vollständig in Wellenstrahlung umsetzt, d. h. seine
Geschwindigkeit hierbei restlos einbüßt, ohne daß andere Elektronen
von ihm kinetische Energie übernehmen. Bild 54 veranschaulicht die unter
dieser Voraussetzung geltenden Zusammenhänge.
49
Bild 54 zeigt, daß für eine Spannung U von 16 kV die oberste überhaupt
mögliche Frequenz der Wellenstrahlung etwa auf die Grenze zwischen
welcher und harter Röntgenstrahlung fällt.
Es sei nochmals betont, daß diese Frequenz nur in dem seltenen Fall auftritt, in dem das mit 16 kV beschleunigte Elektron seine Energie in einer
Stufe vollständig als Wellenstrahlung abgibt.
Verliert dagegen ein aufprallendes Elektron in einer Stufe nicht seine
gesamte kinetische Energie, sondern nur einen Teil von ihr, so gehen
daraus Wellenstrahlungen hervor, deren Frequenzen tiefer liegen und
deren Wellenlängen demgemäß größer sind. So entstehen, außer einem
geringen Anteil an Röntgenstrahlen, Ultraviolettstrahlen sowie, wenn auch
nur in kleinem Ausmaß, unmittelbar sichtbares Licht, weil dazu lediglich
ein schmaler Frequenzbereich gehört, und im übrigen Wärme.
Ein nicht unbedeutender Anteil der Röntgenstrahlung wie auch der UVStrahlung wird am Auftreffpunkt des Elektronenstrahls auf die im vorhergehenden Abschnitt geschilderte Weise in sichtbares Licht und in Wärme
umgesetzt.
Ein weiterer sehr bedeutender Anteil der Rontgen- und UV-Strahlung
wird von der dicken, aus Glas mit hohem spezifischen Gewicht hergestellten Bildröhren-Frontplatte absorbiert. Auch daraus bildet sich Wärmeenergie.
Die Röntgenstrahlung ist es, die heute von manchen Laien als Gefährdung beim Fernsehen gefürchtet wird. Röntgenstrahlen gehören zwar zu
den Strahlen, wie sie von radioaktiven Stoffen ausgesendet werden. Von
der Gefährlichkeit solcher Strahlen wird viel geschrieben. Bei den radioaktiven Stoffen handelt es sich aber um Gammastrahlung (Bild 54). Das ist
ultraharte Röntgenstrahlung, also eine Röntgenstrahlung sehr hoher
Frequenz. Weiche Röntgenstrahlen können nur gefährlich werden, wenn
sie in hoher Intensität auftreten.
Die Röntgenstrahlen, die im Leuchtschirm entstehen, gehören einerseits
noch zu den weichen Röntgenstrahlen und sind andrerseits schwächer
als die vom Leuchtzifferblatt einer Armbanduhr ausgehenden Strahlen.
Die Ungefährlichkeit des Bildschirms als Strahlungsquelle wird durch
folgendes unterstrichen: Um industriell oder medizinisch zu verwertende
Röntgenstrahlen zu erzeugen, verwendet man dafür speziell entwickelte
Röhren, die mit 50...300 kV und wenigstens einigen mA betrieben werden,
während für die Fernseh-Bildröhren Spannungen nur bis etwa 16 kV und
als Strom nur Bruchteile eines Milliampere in Frage kommen. Außerdem
ist die Bildröhre durchaus nicht auf guten Röntgenstrahl-Wirkungsgrad hin
aufgebaut.
Bild 55 zeigt die spektrale Energieverteilung für mehrere Spannungen zu
Strömen von jeweils 30 mA. Man ersieht hieraus den verschwindenden
Bild 55.
Kennlinien,
die zeigen, wie sich
die Strahlung ändert,
wenn man die Anodenspannung einer
Röntgenröhre
er-
höht Mit wachsender
Spannung wird die
härter
Strahlung
Aüßerdem wächst damit auch die Intensität der Strahlung
erheblich an.
Anteil von Röntgenstrahlen bei Spannungen unter 25 kV und die Notwendigkeit, für Röntgenapparaturen eben mit den dafür üblichen, sehr hohen
Spannungen zu arbeiten.
Bild 56a. Hier sieht man, wie das
Durchdringungsvermögen der Röntgenstrahlen
mit wachsender Anodenspannung ansteigt.
Für Spannungen unter etwa 55 kV ist das
Dürchdringüngsvermögen noch sehr gering
Wahrend Bild 55 veranschaulicht, daß zum Erzeugen wirksamer Röntgenstrahlung sehr hohe Spannungen erforderlich sind, ergibt sich aus Bild 56a,
daß nur sehr harte Röntgenstrahlen, wie sie mit hohen Spannungen erzielt werden, nennenswerte Schichtdicken zu durchdringen vermögen.
51
Bildschirm-Röntgenstrahlung und natürliche Strahlung
Man hat die Dosisleistung der Röntgenstrahlung in der Umgebung von
Fernsehgeräten gemessen und zwar abhängig von der Dicke der durchstrahlten Glaswand bei einem Strahlstrom von 100 µA, in einem Abstand
von 1 m vom Bildschirm. Bild 56b zeigt das Ergebnis dieser Messungen.
Bild 56b. Abhängigkeit der Röntgendosisleistung bei Fernseh-Bildröhren von der
Dicke der durchstrahlten Glasschicht für
verschiedene Anodenspannungen nach
Messungen Dr. E. Zieler
In der Mitte der Bildröhren-Frontplatte beträgt die Glasdicke wenigstens
8 mm. Am Konus des Röhrenkolbens ist die Glaswand immerhin noch 4 mm
dick. Der Fernsehteilnehmer sitzt beim Betrachten des Bildes vor dem
Bildschirm. Er hat dabei die Bildröhren-Frontplatte sowie die ebenfalls
einige Millimeter dicke Schutzglasscheibe zwischen sich und dem leuchtenden Bildpunkt, in dem unter anderem auch Röntgenstrahlen entstehen.
Als Schutz ist somit für den Beschauer des Fernsehbildes eine GesamtGlasschicht von mehr als 10 mm Dicke wirksam. Nur in den seltenen
Ausnahmefällen, in denen er sich zum Einstellen des Fernsehgerätes an
dessen Seite stellt, ist die ihn dann schützende Glasschicht dünner. Aber
auch da wirkt sie sich immer noch mit weit mehr als 4 mm aus, weil die ihn
treffenden Strahlen die Konuswand schräg durchdringen.
Die internationale Kommission für Strahlenschutz hat in ihren Empfehlungen als eine dem Menschen zumutbare Dosisleistung 0,2 Mikroröntgen je
Sekunde angegeben. Die im Laufe von 30 Jahren höchstzulässige Strahlenbelastung einer Person wird mit 10 Röntgen angesetzt. Nun sind 30 Jahre
ungefähr ebensoviel wie 109 Sekunden. Somit errechnen sich aus 10 Röntgen je 30 Jahre rund 10(h-oµr/sc.Die2)bd8nG10(zhoc)
0,2 gis = 2 .10-1 4s und 10-2 µr/s sind in Bild 56b eingetragen.
Einen vielleicht noch zuverlässigeren Anhaltspunkt für die dem Menschen
zumutbare Dosisleistung bekommt man, wenn man die naturgegebene
und demgemäß im Normalfall unvermeidbare Gesamtkörperbestrahlung,
52
also die natürliche Strahlungsbelastung zum Vergleich heranzieht. Hierfür
wurden folgende Beträge an Milliröntgen je Jahr festgestellt:
Bestrahlung von außen:
Innenbestrahlung durch:
kosmische Strahlung Umgebungsstrahlung Kalium 40
Kohlenstoff 14
35
70
20
1 ... 2
also insgesamt 126 Milliröntgen je Jahr. Das bedeutet mit 3,15 • 107 Sekunden je Jahr rund 0,004 !Iris. Dieser Wert ist in dem Bild 56b ebenfalls
als waagerechte Linie eingetragen.
Man kann dem Bild 56 b entnehmen, daß die Dosisleistung auch bei nur
1 m Abstand für eine Gesamt-Glasdicke von lediglich 10 mm noch weit
unter dem Wert liegt, der zur natürlichen Strahlungsbelastung gehört.
Würden wir 40 Fernsehempfänger in kürzestmöglichem Abstand nebenund übereinander rings um uns herum aufstellen, so wäre die daraus
erzielbare Gesamtröntgenstrahlung bei den heute benutzten BildröhrenAnodenspannungen erst etwa ebenso stark wie die natürliche Strahlungsbelastung. Diese aber wirkt sich dauernd auf uns aus., während wir vor
dem Fernsehempfänger doch nicht Tag und Nacht zubringen.
Die Angst vor den Röntgenstrahlen aus dem Fernsehempianger ist, wie
gezeigt, also völlig unbegründet!
,
,
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Mei Itigiteite7;,,, ,eue
C Daten und Betrieb der Fernseh-Bildröhre
Angaben zur Ausführung
Die Form wird durch den Umriß der Bildröhren-Frontplatte gekennzeichnet
(„Rechteck" z. B. gemäß Bild 4 oder 5). Die Bilddiagonale ist in der
Typenbezeichnung enthalten (z. B. AW 53 — 88). Als weitere Kennzeichen
hat man den Ablenkwinkel (z. B. 110°), die Art der Fokussierung (meistens
elektrostatisch), das Vorhandensein bzw. neuerdings das Fehlen der
lonenfalle, die Ausführung des Kolbens (Allglas), die Aluminisierung des
Bildschirmes und das Grauglas für die Bildröhren-Frontplatte.
Allgemeine Daten
Die Heizung erfolgt indirekt, wobei vielfach mit Rücksicht auf Serien- und
Parallelspeisung sowohl Heizspannung (6,3 V) wie auch der Heizstrom
(300 mA) festliegen, was jeweils durch Fettdruck angedeutet wird.
Sphärische Form der Bildröhren-Frontplatte besagt: Allseitige gleiche
Wölbung mit ein und demselben Krümmungshalbmesser.
Die Lichtdurchlässigkeit bezieht sich auf die aus Grauglas gefertigte Bildröhren-Frontplatte (früher 67 0/0, heute 75 0/0).
Die Fluoreszenzfarbe, d. h. die Farbe des Bildschirmleuchtens, gibt man
einfach als weiß an.
Nebenbei wird in den „Technischen Daten" auf mittleres Nachleuchten
hingewiesen. Das deutet an, daß das durch den Elektronenstrahl angeregte Leuchten nicht sofort verschwindet, sondern erst innerhalb weniger
Mikrosekunden abklingt. Man ist bemüht, das Nachleuchten als Maßnahme
gegen das Flimmern, das bei übertriebener Helligkeit des wiedergegebenen Bildes stört, zu erhöhen.
Für das Querfeld, das der Zentriermagnet im Röhrenhals zu bewirken
hat, werden z. B. 0 ... 10 Gauß angegeben. Hierzu interessiert vielleicht,
daß die Dichte des magnetischen Erdfeldes in Deutschland knapp unter
0,5 Gauß liegt.
55
4
1..1
Bildrohre AW 53 88 (Ablenkwinkel = 110')
Will Ablenkspulensystem
Betriebswerte
Hierbei handelt es sich um die an die Fernseh-Bildröhre zu legenden Betriebsspannungen. Da stehen an erster Stelle (Bild 57):
die Anodenspannung
(Ua
= Ug3) mit z. B. 16 kV und
die Spannung der Beschleunigungselektrode (Ug 2) mit etwa 400 V, beides
gegen die Kathode.
Bild 57. Das schon in Bild 12 gezeigte Bildröhren-Strahlsystem mit
den Elektrodenbezeichnungen und
den Formelzeichen der Betriebsspannungen
Die Fokussierungsspannung (Ug,,), die man der Linsenelektrode (der
Fokussierungselektrode) gegen die Kathode geben muß, hängt etwas auch
von dem Aufbau des Ablenkspulensystems ab. Man stellt Ug4 so ein, daß
sich für einen Strahlstrom von 100 µA die günstigste Allgemeinschärfe ergibt.
Gemäß Bild 35 braucht man schließlich als Betriebsspannungswert noch
die Sperrspannung (Ug , sperr) des Gitters 1 gegen die Kathode. Die
Höhe dieser Spannung hängt von der Beschleunigungselektrodenspannung Ug2 und etwas auch von der Anodenspannung ab. Sie unterliegt
wegen der geringen Abstände zwischen Kathode und Steuerelektrode
sowie zwischen dieser und der Beschleunigungselektrode wesentlichen
Exemplarstreuungen (Verschiedenheiten von Stück zu Stück). Demgemäß
findet man in den „Technischen Daten" Ug1 sperr für Ug2 = 300V z. B. mit
—72 ... —30V und für Ug2 = 400V z. B. mit —94... —38V angegeben.
Grenzwerte
Nicht immer können die vorgeschlagenen Betriebswerte gewählt werden.
Deshalb ist es notwendig, für die Betriebsspannungen außerdem Grenz56
werte zu nennen, die nach oben bzw. unten nicht überschritten werden
dürfen.
Für Ua und Ug2 gibt es je einen höchstzulässigen Wert, der hauptsächlich
aus Isolationsgründen nicht überschritten werden darf (z.B. Uamax-16 kV
und
= 500 V). Man wählt die Betriebswerte von Ua und Ug2 nach
Möglichkeit ungefähr gleich diesen oberen Grenzwerten, weil Helligkeit
und Schärfe mit sinkenden Werten der Anoden- und Beschleunigungselektroden-Spannung geringer sind.
Die Mindestwerte für Ua und Ug2 (z.B. 13 kV und 200 V) sind damit gegeben, daß mit noch kleineren Spannungen Helligkeit und Schärfe keinesfalls mehr genügen.
Für U114 werden in diesem Sinn keine Grenzwerte genannt. An deren
Stelle gibt man den Einstellbereich an, der z. B. zwischen —500 V und
+ 1000 V liegt.
Für Ug1, die Spannung der Steuerelektrode gegen die Kathode, ist ein
negativer Grenzwert durch die Isolation zwischen Steuerelektrode und
Kathode bedingt (z. B. — 150 V), während der positive Grenzwert
(z. B. +2 V) berücksichtigt, daß die Steuerelektrode höchstens einen sehr
geringen Anteil des Strahlstromes abfangen darf.
Damit die Steuerelektroden-Vorspannung hinreichend fest bleibt und
damit sich eine genügend starre Ubertragung der zur Grundhelligkeit gehörenden Spannung ergibt, liegen für den Widerstand Rg1 zwischen
Steuerelektrode und Kathode und für die zu 50 Hz gehörende Impedanz
,zwischegndZElktro1Maximwefst(z.B1,5MOhmund
0,5 MOhm).
Die Isolation zwischen Heizfaden (Brenner) und Kathode (Kathodenhülse)
wird im Interesse guter Wärmeübertragung auf das unbedingt Notwendige beschränkt. Diese Isolation hat überdies der relativ hohen Kathodentemperatur standzuhalten. Beides macht es notwendig, Grenzen für
die Spannung des Brenners gegen die Kathode (Ufk) festzusetzen. Dabei spielt die Polarität der Spannung eine Rolle:
Verhältnismäßig hohe Spannungen sind zulässig für den Fall des gegen
die Kathode negativen Brenners. Die einzelnen Werte gehören zu den
speziellen Röhrendaten.
57
Wird der Brenner aus einer getrennten Transformator-Sekundärwicklung
gespeist, so darf zwischen Brenner und Kathode weder ein zu großer
Widerstand noch eine zu große Impedanz wirksam sein. So gelten z. B.
1 MQ für den Widerstand und 100 Kiloohm für die Impedanz bei 50 Hz als obere
Grenzwerte.
Kapazitäten
Wichtig sind folgende Kapazitäten:
gcKapzitäderSu1lkognaedrElkto,z.B
etwa 6 pF
ck
Kapazität der Kathode gegen alle anderen Elektroden, d. h. praktisch Teilkapazität der Kathode gegen die Steuerelektrode, z. B.
etwa 5 pF
,acm Kapazität zwischen Innen- und Außenbelag des Kolbentrichters (Hochspannungs-Beruhigungskapazität), wofür die Toleranz durch den unteren und den oberen Grenzwert angegeben wird (z. B. 1,2 nF und 2,5 nF).
Bild 59. Die Kennlinien, die für die Fernseh-Bildröhre dieselbe Rolle spielen wie die Anodenstrom-Gitterspannungskennlinien für die Verstärkerröhre
Kennlinien
Wie für die Verstärkerröhre braucht man zunächst einmal zur Übersicht
die Kennlinie, die zeigt, wie der Anodenstrom (= Strahlstrom = Schirm58
strom
Kathodenstrom) für gegebene Werte der Anodenspannung und
der Beschleunigungselektrodenspannung von der Spannung der Steuerelektrode gegen die Kathode abhängt (Bild 59).
Ein zweites Kennlinienbild (Bild 60) zeigt den Toleranzbereich für die
Sperrspannung (Steuerelektrode gegen Kathode), abhängig von der
Spannung der Beschleunigungselektrode gegen die Kathode.
Bild 60. Der Bereich, in dem die
Steurlkodn-psaugerFh-Bildöstuenka,bhägi
von der Spannüng der Beschleünigüngselektrode für
eine Anodenspannung von 15 kV.
Ein drittes Kennlinienbild (Bild 61) veranschaulicht den linearen Zusammenhang zwischen Leuchtdichte des Leuchtpunktes auf dem Bildschirm
und Strahlstromdichte.
Bild 61. Zusammenhang zwischen Leuchtdichte auf
dem Bildschirm der Fernseh-Bildröhre und der dort
geltenden Strahlstromdichte fur zwei verschiedene
Werte der Bildröhren-Anodenspannung.
Die Leuchtdichte einer Lichtquelle bedeutet deren Lichtstärke je Flächeneinheit. Die Lichtstärke selbst ist die der Hellempfindlichkeit des mensch59
lichen Auges gemäß bewertete Strahlungsleistung je Einheit des Raumwinkels. Als Einheit der Lichtstärke hat man die Candela (lateinisches
Wort für Kerze). Die Candela ist festgelegt durch die Lichtstärke, die eine
Oberfläche von 1/60 cm 2 = 0,0167 cm2 = 1,67 mm2 eines schwarzen Körpers
ausstrahlt, wenn dieser Körper die Temperatur des erstarrenden Platins
hat.
Die Leuchtdichte gibt man für das Bildschirmleuchten in Millistilb (msb) an.
Ein Stilb ist die Kurzbezeichnung für eine Candela je cm2. Ein Millistilb
stellt den tausendsten Teil eines Stilb dar.
Manchmal wird die Leuchtdichte von Fernseh-Bildröhren statt in Millistilb
auch in Footlambert (ftL) angegeben. Auf 1 msb treffen 2,92 ftL.
Um einen Begriff von den Zahlenwerten zu geben, die für die Leuchtpunkthelligkeit des Bildschirms gelten, seien im Vergleich zu Bild 61
einige Leuchtdichten in Millistilb genannt: bedeckter Himmel 30...100 msb,
Mond 250 msb, klarer Himmel 300...500 msb.
Die Strahlstromdichte ergibt sich als Strahlstrom geteilt durch die Bildpunktfläche. Diese stimmt mit dem Querschnitt überein, mit dem der
Elektronenstrahl auf den Bildschirm auftritt. Man gibt die Stromdichte z. B.
in nA/cm2 an (1 nA = 1 Nanoampere = 10-9 A).
Abmessungen
Die „Technischen Daten" enthalten drei Ansichten von der Fernseh-Bildröhre (Bild 62). Die wichtigsten, in Bild 62 eingetragenen Maße sind: Höhe
und Breite der Bildröhren-Frontplatte und Gesamtlänge der Bildröhre. Als
weitere wesentliche Maße kommen der Krümmungshalbmesser und die
Diagonale der Bildröhren-Frontplatte in Betracht.
Durch die Bezugslinie wird die Ebene festgelegt, auf die Maße und Anordnung der Ablenkmittel bezogen werden. Zum Ermitteln der Bezugslinie verwendet man eine Lehre, die über den Kolbenhals der FernsehBildröhre geschoben wird. Eine Fläche dieser Lehre gibt die Lage der
Bezugslinie an.
Die Abmessungen der Bildröhrenfrontplatte sind, abgesehen von Breite,
Höhe und Diagonale, durch mehrere Krümmungshalbmesser festgelegt.
Die Bildröhrenansichten enthalten Festlegungen über Grenzen des leiten60
den Belages, über Lage des Anodenanschlusses und über Maße für den
Teil des Belages, an dem dieser an Masse zu legen ist.
Bild 62. Die Maßskizzen einer Fernseh-Bildröhre (als Beispiel wurde die 110°-Röhre mit
53 cm Bildschirmdiagonale gewählt). Die Röhre ist in drei zusammengehörenden Rissen
dargestellt. Außerdem enthält dieses Bild die Sockelansicht mit den Elektrodenbezeichnungen.
Schließlich sind in die Maßskizzen der horizontale und der vertikale Ablenkwinkel eingetragen (z. B. für die 110°-Bildröhre 105° und 87°).
61
"
Bedeutung des vergrößerten Ablenkwinkels
Bild 63a u. b zeigen nebeneinander die Seitenansichten der 53-cm-Röhren
mit den Ablenkwinkeln 70°, 90° und 110°. In Bild 64 sind die drei Röhren
nochmals ineinander gezeichnet. Wie man sieht, ist die gesamte 110°Röhre kürzer als der Kolbentrichter der 70°-Röhre.
Bild 64. Die drei Fernseh-Bildröhren, die in den
Bildern 63a ünd b gezeigt sind, ineinander gezeichnet
Betrieb der Fernseh-Bildröhre
Grundsätzlich gehört zum „Betrieb der Bildröhre" die vollständige Funktion
des Fernsehempfänger-Bild- und -Ablenkteiles. Im vorliegenden Zusam63
1
Bild 63a. Drei Fernseh-Bildröhren mit gleicher Diagonale, aber
dem Ablenkwinkeln 70 °, 90° und 110°.
menhang genügt es, das Erzeugen der Hochspannung und das Steuern
des Strahlstromes zu betrachten. Dies geschehe an Hand des Bildes 65.
Bild 65. Die FernsehBildröhre mit dem
unmittelbar zugehörigen Teil der Empfängerschaltung: Unten der Zeilentransformator mit der
Hochspannungsdiode, der Schalterdiode
(Booster-
diode), auf die hier nicht weiter eingegangen werden kann, und der Anode der Endrohre
des Zeilenablenkteiles, links oben die Anode der Video-Endröhre und der zu ihr gehörende Anodenwiderstand. Außerdem sind in dem Bild enthalten: die Masseverbindung
der Steuerelektrode der Fernseh-Bildröhre mit der Einspeisung des Austastimpulses fur
den Strahlstrom während des „Zeilenrucklaufes" und die Anodenstromversorgung, die
fürdieZlnabkugFreomt.
Hierin ist rechts oben die Bildröhre veranschaulicht, darunter der Zeilentransformator mit der Hochspannungsdiode und links von ihr der Schaltungsteil, der zur Strahlstromsteuerung gehört.
Hochspannungserzeugung
Die Endröhre des Zeilenablenkteils wird zu dem Zeitpunkt, auf den das
Ende einer Zeile trifft, gesperrt. Damit brechen das Magnetfeld der Zeilenspule und mit ihm das des Zeilentransformators zusammen. Beim Abbau
der beiden Magnetfelder wird deren Arbeitsinhalt frei:
Die Magnetfeldänderung bewirkt in jeder der in Reihe liegenden Windungen des Zeilentransformators eine Spannung, wobei sich alle Windungsspannungen addieren. An der Hochspannungswicklung des Zeilen64
transformators entsteht auf diese Weise ein Spannungsimpuls mit hohem
Spannungswert. Durch entsprechende Polung ist dafür gesorgt, daß die
Spannung des an der Hochspannungsdiode liegenden Wicklungsendes
gegen das andere Ende und damit auch gegen Masse positiv ausfällt. Zu
dem positiven Spannungsimpuls gehört in dieser Schaltung die Durchlaßrichtung der Diode. Ein Teil des frei werdenden Magnetfeld-Arbeitsinhaltes dient so zum Nachladen der Kapazität zwischen Innen- und Außenbelag des Bildröhrenkolbens. Hiermit wird die Anodenspannung der
Fernseh-Bildröhre als positive Hochspannung ihres Innenbelages gegen
ihren Außenbelag nach dem Einschalten des Gerätes zustande gebracht
und während seines Betriebes aufrechterhalten.
Bild 66. Oben: der zeitliche
Verlauf des Stromes in der
Zeilen-Ablenkendstufe und damit auch der zeitliche Verlauf
des Magnetfeldes im Zeilentransformator. In der Mitte
die Spannung an der Hochspannungswicklung des Zeilentransformators und die BildUnröhren-Anodenspannung
ten der Strom, der impulsweise durch die Hochspannüngsdiode fließt.
Der obere Teil des Bildes 66 zeigt den zeitlichen Verlauf des Zeilenablenkstromes. Mit ihm stimmt der zeitliche Verlauf des Magnetfeldes überein. Darunter ist der zeitliche Verlauf der in der Wicklung des Zeilentransformators auftretenden Spannung zu sehen, wobei für den zum Rücklauf
gehörenden Spannungsimpuls das positive Vorzeichen gilt.
Der Augenblickswert der Spannung entspricht in jedem Zeitpunkt der
zugehörigen Absinkgeschwindigkeit des Magnetfeldwertes. Zum raschen
Rückgang des Ablenkstromes und demgemäß des ZeilentransformatorMagnetfeldes ergibt sich ein hoher Spannungsimpuls, der ungefähr in
der Mitte der Rücklaufzeit seinen Scheitelwert erreicht.
Das Ansteigen des Magnetfeldes während des Hinlaufes erzeugt hier
eine negative Spannung. Ihr Betrag ist entsprechend der verhältnismäßig
65
geringen Anstieggeschwindigkeit des Magnetfeldes weit kleiner als der
Scheitelwert des positiven Spannungsimpulses.
Der mittlere Teil des Bildes 66 veranschaulicht außer dem zeitlichen Verlauf der an der Transformatorwicklung auftretenden Spannung auch den
der Hochspannung, die der Innenbelag der Fernseh-Bildröhre gegen den
Außenbelag ihres Kolbentrichters annimmt.
Im unteren Teil des Bildes 66 ist schließlich der zeitliche Verlauf des Diodenstromes aufgetragen. Er stellt im wesentlichen den Ladestrom für die
aus den beiden Belägen der Bildröhre resultierende Kapazität dar.
Bild 67. Der Strahlstromkreis der Bildröhre
(punktiert eingetragen) Es handelt sich um
den Gleichstromanteil Der Wechselstromanteil, der aus der Strahlstromsteuerung
folgt, schließt sich über die eingetragenen
beiden Kapazitäten Der Übersichtlichkeit
halber ist nur der über den Anodenwiderstand der Video-Endröhre und nicht der über
diese Röhre gehende Weg des Gleich.
stromanteiles veranschaulicht.
Wir verfolgen nun an Hand des Bildes 67 noch einmal den uns schon aus
Bild 13 bekannten, durch die Fernseh-Bildröhre führenden Elektronenweg:
Die Strahlelektronen gelangen über den Anodenwiderstand der VideoEndröhre nach der Kathode der Fernseh-Bildröhre und gehen als Strahl
auf den Bildschirm über. Von hier wandern sie im Innenbelag nach dem
Anodenspannungs-Anschluß und über die Hochspannungsdiode sowie
über den Zeilentransformator zurück zum Anodenwiderstand der VideoEndröhre.
Steuerung der Fernseh-Bildröhre
Wir gehen zurück auf Bild 65 und betrachten dort, wie die in Bild 35 dargestellte Steuerung erzielt wird. Die Steuerelektrode liegt über einen
66
Widerstand an Masse. Der Widerstand dient dazu, einen Kurzschluß der
aus dem Zeilentransformator entnommenen Austastspannung zu verhindern. Die Austastspannung unterdrückt den Strahlstrom für die Zeitspanne
des Zeilenrücklaufes. Sie entspricht in ihrem zeitlichen Verlauf dem des
Hochspannungsimpulses (Bild 66).
Wenn die Steuerelektrode mit Masse verbunden ist, muß die negative
Vorspannung der Steuerelektrode gegen Masse als positive Vorspannung
der Kathode gegen Masse erzielt werden, eine Möglichkeit, von der man
bei Verstärkerröhren Gebrauch macht (Bild 68): Bei diesen Röhren erzielt
man die negative Gittervorspannung als positive Kathodenvorspannung
gemäß Bild 68 meistens an einem vom Röhren-Kathodenstrom durchflossenen Kathodenwiderstand.
Bild 68.
Das Erzeugen der negativen Steuergittervorspannung
einer Verstärkerröhre als positive Kathodenvorspannung mit
Zahlenbeispiel fur die Spannüngswerte. Die Steuergittervorspannung gegen die Kathode beträgt —12 V.
Bei der Fernseh-Bildröhre gewinnt man die positive Kathodenvorspannung
in der Regel durch eine leitende Verbindung zwischen ihrer Kathode und
der Anode der die Fernseh-Bildröhre steuernden Video-Endröhre. Von
hier bekommt also die Fernseh-Bildröhre ihre Steuerelektroden-Vorspannung gemeinsam mit ihrer Steuerspannung (Signalspannung).
Die Video-Endröhre wird von der Bildsignalspannung in der Weise gesteuert, daß zu einer dunklen Bildstelle ein niedriger und zu einer hellen
Bildstelle ein hoher Signalstrom gehört.
Wir betrachten zunächst den Fall der völlig dunklen Bildstelle. Dafur sei
der Anodenstrom der Video-Endröhre Null. Ihr Anodenwiderstand ist somit
stromlos. Folglich herrscht zwischen dessen beiden Enden keine Spannung.
Das heißt: Das obere Ende dieses Widerstandes hat gegen Masse, ebenso wie sein unteres Ende, die volle von der Anodenstromversorgung zur
Verfügung gestellte Spannung. Diese Spannung ist die Kathodenvorspannung. Durch sie wird also die Steuerelektroden-Vorspannung der
Fernseh-Bildröhre erzielt. Diese Vorspannung stellt man so ein, daß sie
gleich der Steuerelektroden-Sperrspannung Uqt s perr wird.
67
Nun entspreche die Bildsignalspannung einer hellen Bildstelle. Hierzu
gehört ein gewisser Anodenstrom der Video-Endröhre. Er durchfließt den
Anodenwiderstand, der als Außenwiderstand der Video-Endröhre dient.
Das bedeutet an dem Anodenwiderstand eine Spannung Um den Betrag
dieser als Spannungsabfall zur Geltung kommenden Spannung sinkt die
positive Spannung des in Bild 65 mit A bezeichneten Punktes gegen
Masse ab. Der Punkt A aber steht mit der Kathode der Fernseh-Bildröhre
in Verbindung.
Der Kathodenspannung ist die Spannung der Steuerelektrode gegen die
Kathode entgegengesetzt gleich. D. h.: Der Wert der gegen die Kathode
negativen Steuerelektrodenspannung fällt jetzt kleiner aus als der Sperrspannungswert. Damit entsteht gemäß Bild 35 ein Strahlstrom, der den
Bildschirm an der von ihm getroffenen Stelle zum Aufleuchten bringt.
68
D Von der Fernseh-Bildröhrenfertigung
Was man hierunter versteht
Mit der Bildröhrenfertigung meint man üblicherweise die Summe der
Arbeitsgänge, die notwendig sind, um aus dem Rohkolben und dem fertig
montierten Strahlsystem die Bildröhre herzustellen.
Die Fabrikation des Bildröhrenkolbens sowie die Montage des Strahlsystems, das Ausstanzen, Ziehen, Verschweißen und Vernieten der Metallteile dieses Systems, das Besprühen der Kathode mit der Emissionsmasse,
rechnet man nicht zur eigentlichen Bildröhrenfertigung, sondern zu den
vorbereitenden Arbeiten. Ein Beispiel für die Bauelemente, aus denen
sich ein Strahlsystem zusammensetzt, gibt Bild 69.
Unterschiede gegenüber der Verstärkerröhrenherstellung
Trotz der prinzipiellen Übereinstimmung der Fernseh-Bildröhre mit einer
Verstärkerröhre und insbesondere mit einer Abstimmanzeigeröhre unterscheidet sich die Bildröhrenherstellung erheblich von der Massenfabrikation der Verstärker- und Abstimmanzeigeröhren. Erschwerend wirken sich
vor allem folgende Punkte aus:
1. Die Bildröhrenkolben sind sperrig und einigermaßen leicht verletzbar.
Das erfordert besondere Transporteinrichtungen.
2. Beim Herstellen der Leuchtschicht muß auf ungewöhnlich große
Sauberkeit geachtet werden. Schon geringste Spuren einzelner
Fremdstoffe können den Leuchtstoff vergüten oder Flecke auf dem.
Bildschirm verursachen.
3. Das Pumpen dauert länger als bei Empfängerröhren: Das zu evakuierende Volumen ist ungefähr 1000mal so groß wie das dieser Röhren.
4. Das beim Einschmelzen, Ausheizen und Pumpen notwendige Erwärmen
des Kolbens führt zu Glasspannungen. Damit sich diese ausgleichen
können, muß der Kolben nach einem erprobten Schema langsam erhitzt und vor allem langsam abgekühlt werden.
5. Da bei der möglichen Implosion einer Röhre eine verhältnismäßig
große Energie frei wird, müssen die Röhren gegeneinander entsprechend geschützt werden.
69.
Elektrizitäts- und Wasserversorgung
Die Bildröhrenfertigung verlangt umfangreiche elektrische Ofen. Hierzu
wird eine Hoch- und Niederspannungs-Schaltanlage mit einem Anschlußwert von wenigstens einigen Tausend kVA benötigt. Außerdem muß für
den Fall einer Störung im Hochspannungsnetz eine Notstromversorgung
zur Verfügung stehen. Man braucht sie, um im Notfall die Aggregate zu
speisen, deren Stillstand besonders große Ausfälle verursachen würde.
In der TELEFUNKEN-Bildröhrenfabrik steht allein für die Notstromversorgung eine Hochspannungsanlage zur Verfügung. Diese Anlage ist über
ein Sonderkabel mit einem unabhängig vom Netz arbeitenden Turbosatz
des Versorgungskraftwerks verbunden.
Einige Arbeitsgänge erfordern Wasser von sehr hohem Reinheitsgrad
Dieses Reinwasser wird aus dem vorhandenen, an sich schon einigermaßen reinen Brunnenwasser gewonnen. Dazu dienen selbsttätig arbeitende Entsalzungseinheiten. Der Reinheitsgrad wird durch Leitfähigkeitsmessungen ständig überwacht.
Die Entsalzungsanlage arbeitet nach dem Ionenaustauschverfahren. Man
verwendet hierzu Kunststoffe, die an das durchlaufende Wasser Ionen
abgeben und im Austausch dafür zur Verunreinigung gehörende Ionen
binden. Auf diese Weise werden die schädlichen Ionen, die die Verunreinigung des Wassers darstellen, schließlich so ausgetauscht, daß im
Endeffekt die abgegebenen Ionen durch gemeinsam wasserbildende
Ionen ersetzt werden, daß das Wasser also die Verunreinigung nicht mehr
enthält.
Der Vorgang sei an einem einfachen Beispiel erläutert: Das Wasser enthalte als Verunreinigung Ca SO4.
Der Kunststoff des ersten Kessels (des Kationenaustauschers) stellt
Wasserstoff-Ionen (H) zum Austausch gegen Kalzium-Ionen (Ca) zur Verfügung. Damit ergibt sich:
Kunststoff <
H
+ Ca SO4 = Kunststoff Ca + H2 SO4.
Der Kunststoff, der im zweiten Kessel (dem Anionenaustauscher) enthalten ist, weist zum Austausch gegen die SO4-Ionen OH-Ionen auf. Damit
ergibt sich:
OH
+ H2 SO4 = Kunststoff SO4 + 2 H2O, was bedeutet, daß
OH
das Wasser die ursprüngliche Verunreinigung Ca SO4 nicht mehr aufweist.
Kunststoff <
70
Bild 69.
Rechts das geradsichtige Strahlsystem von Bild 11 und 12,'
links seine vormontierten Bauelemente.
Fertigung in ununterbrochenem Fluß
Die von der Glashütte angelieferten Rohkolben wandern von der Verladerampe über das Eingangslager nacheinander an die verschiedenen
Arbeitsplätze. Dabei geschieht der Transport von Maschine zu Maschine
auf Hängebahnen (Bild 70). In diese können die Bildröhrenkolben der
verschiedenen Größen leicht eingehängt werden. Das Befördern erfolgt ohne wesentliche Erschütterungen in Übermannshöhe so, daß
dadurch der Verkehr in der Halle nicht gestört wird. Nur dort, wo die
Kolben aufzuhängen oder abzunehmen sind, senken sich die Bahnen
soweit herunter, daß die Kolben in Greifhöhe gelangen.
Zum Ausgleich zwischen der stetig arbeitenden Fertigung und dem notwendigerweise diskontinuierlichen An- und Abtransport wurden in unmittelbarer Nähe der Gleisanlagen Lager angeordnet. Sie erfordern etwa
ebensoviel Fläche wie die eigentlichen Fertigungsstätten. In den Fertigungsgang sind weitere Lager eingefügt. Sie dienen als Pufferlager für
einen eventuellen Störungsfall.
Nachdem hiermit Überblicke über die Einrichtung der Gesamtanlage gegeben worden sind, soll nun der Fertigungsgang der Bildröhre kurz geschildert werden. Dieser ist in der farbigen Übersichtstafel (Seite 83 u. 84)
schematisch dargestellt.
Reinigen des Kolbens
Es ist notwendig, den Rohkolben sorgfältig zu reinigen, insbesondere,
weil der später einzubringende Leuchtstoff peinlichst vor Verunreinigungen bewahrt bleiben muß. Das geschieht in einem zwölfteiligen, vollautomatisch arbeitenden Karussell von rund 3 m Durchmesser. Hier wird
in den Kolben wechselweise ein scharfer Wasserstrahl und ein Strahl mit
etwa 10 ,1/0 iger Flußsäure eingespritzt. Danach werden die Säurereste
durch gründliche Wasserspülung entfernt.
Aufbringen der Leuchtschicht
Nach diesem Waschen wird auf die Innenseite der Bildröhren-Frontplatte
das Leuchtstoffgemisch in passender Schichtstärke und gleichmäßiger
Verteilung aufgebracht. Hierzu kommt in den Kolben eine Suspension
(Aufschlämmung) der Leuchtstoffmischung in Wasserglaslösung.
72
Bild 70. Hangebahn, auf der die Fernseh-Bildröhren bei der Herstellung die Fabrik dürchlaüfen. h
1%
ding4
Durch „Impfen" der Lösung mit Elektrolyten flockt die Kieselsaure aus und
setzt sich gemeinsam mit dem Leuchtstoff nach und nach auf der Innenseite der Bildröhren-Frontplatte ab. Im Verlauf dieses Vorganges verfestigt sich die Kieselsäure und bindet so den Leuchtstoff an das Glas
Nachdem das erreicht ist, wird die Flüssigkeit vorsichtig ausgekippt und
der mit der Leuchtschicht versehene Kolben durch Lufteinblasen inwendig
getrocknet.
Aufbringen der Kollodiumhaut
Als Vorbereitung der Aluminisierung muß über die Leuchtstoffschicht die
schon erwähnte Kollodiumhaut gespannt werden. Dazu wird in den Kolben
erneut Wasser eingegossen. Nach Beruhigung der Wasserbewegung
tropft man eine Lacklösung auf das Wasser. Sie breitet sich sofort über
die gesamte Wasseroberfläche aus. Sobald der größte Teil des Lösungsmittels verdunstet ist, wird das Wasser unter der Lackschicht weggekippt.
Sie spannt sich dabei glatt über die Leuchtschicht.
Auftragen des leitenden Innenbelages
Die getrocknete Innenfläche des Kolbens bekommt nun dort, wo Kolbenhals und Kolbentrichter aneinandergrenzen, sowie von hier auf einem
Streifen bis zum Hochspannungsanschluß einen leitenden Belag, wofür
man eine Graphitaufschlämmung verwendet. Dieser Belag ist notwendig
als gut leitende Verbindung zwischen dem Anodenspannungsanschluß
und dem Anodenteil des Strahlsystems und als einer der beiden Beläge
der Hochspannungs-Beruhigungskapazität, can,.
Aluminisieren
Nach dem Auftragen des leitenden Innenbelages wird der Kolben von
neuem getrocknet. Ist das geschehen, so kommt er auf ein Karussell
(Bild 71). Dort wird in den Röhrenhals eine Wolfram-Heizwendel eingeführt, die mit einem Stückchen Aluminium versehen ist, und der Röhrenkolben auf rund 10-4 mm Quecksilbersäule evakuiert. Dann wird die
Wolfram-Heizwendel erhitzt und so das Aluminium verdampft. Das Aluminium schlägt sich dabei auf der Kollodiumhaut und auf der Innenwand
des Kolbentrichters nieder. Im Anschluß an dieses Bedampfen wird in den
Kolben wieder Luft eingelassen.
74
Bild 71.
Karussell zum Alüminisieren.
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Schirm ausheizen
Durch Ausheizen entwässert man die im Leuchtstoff enthaltene Kieselsäure und erhöht so dessen Haften auf dem Glas. Es treibt außerdem verdampfbare Verunreinigungen aus dem Innenbelag heraus und verbrennt
die vorher erzeugte Kollodiumhaut.
Das Ausheizen ermöglicht ein frühzeitiges Erkennen solcher Schirmfehler,
die sich erst bei höheren Temperaturen ausbilden können. Derartige
Temperaturen treten aber in jedem Falle beim Evakuieren auf. Ein Feststellen solcher Fehler erst in diesem Stadium würde den Ausfall einer
praktisch fertigen Röhre bedeuten.
Das Ausheizen geschieht in einem Wanderofen mit Temperaturen bis zu
rund 400°C. Die einzelnen Heizzonen des Ofens werden selbsttätig auf
den Sollwerten ihrer Temperaturen gehalten.
Schirmkontrolle im Dunkelraum
Im Anschluß an das Ausheizen wird die Fehlerfreiheit der Leuchtschirme
nachgeprüft. Das geschieht, indem man das Leuchten mit Ultraviolettstrahlung anregt. Der Elektronenstrahl, der später das Leuchten bewirkt,
ist in diesem Stadium noch nicht verfügbar.
System einschmelzen
Der Kolben, der die Schirmkontrolle passiert hat, kommt nun auf den
ebenfalls als Karussell ausgebildeten Einschmelzautomaten. Dort wird das
auf dem Preßteller aufgebaute Strahlsystem in den Röhrenhals eingeschoben, das überstehende Stück des Röhrenhalses abgesprengt und der
Preßteller mit dem Röhrenhals mit Hilfe von Gasflammen verschmolzen.
Evakuieren im Elektro-Ofen (Pumpofen)
Der mit Leuchtschicht und Strahlsystem versehene Kolben wird auf einen
Pumpwagen aufgesetzt. Dieser enthält eine zweistufige, rotierende Vorpumpe und eine Oldiffusionspumpe sowie einen Wasserumwälzer zum
Kühlen der Diffusionspumpe.
Die zahlreichen Pumpwagen bilden eine endlose Kette. In dieser durchwandern sie auf einer in sich geschlossenen Schienenbahn einen Durchlaufofen. Nachdem der Pumpstengel der Fernseh-Bildröhre mit der
76
Bild 72. Blick in die Kette der Pumpwagen.
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-
Pumpanlage verbunden ist, beginnt das Evakuieren. Während dies geschieht, werden die Kolben zum zweitenmal durch Erhitzen im Ofen gründlich entgast und die Systemteile außerdem im Hochfrequenzfeld ausgeglüht. Weiterhin wird die Emissionspaste der Kathode vom Erdalkalikarbonat in das Oxyd umgewandelt.
Aus glastechnischen Gründen ist der Durchlaufofen in Heizzonen mit verschiedenen Temperaturen eingeteilt, diese werden durch Regelanlagen
auf ihren Sollwerten gehalten. Die Pumpeinheiten werden nach jedem
Umlauf durch Instrumente auf ordnungsgemäßes Arbeiten hin überwacht.
Die zum Entgasen des Systems notwendigen Hochfrequenzfelder werden
durch mehrere voneinander unabhängige Hf-Generatoren erzeugt.
Zwischen den einzelnen Pumpwagen sind Eisenblechkulissen angeordnet
(Bild 72), damit bei eventueller Implosion einer Röhre die benachbarten
Röhren nicht beschädigt werden.
Fertigstellen der Röhre
Nach dem Abschmelzen der Bildröhre bekommt sie gegebenenfalls ihren
Stiftsockel und wird formiert. Hierbei wird das Getter in einem Hochfrequenzfeld „abgeschossen".
Unter Gettern (Getter-Abschießen) versteht man, daß aus einer Bariumlegierung im Hochfrequenzfeld Barium herausgedampft wird. Dieses
schlägt sich an der Kolbenhals-Innenwand nieder. Der dünne Belag
(Getterspiegel) hat die Fähigkeit, Gasreste zu binden. Damit wird das
notwendige Hochvakuum erzeugt und aufrechterhalten.
Außenschwärzung
Der Kolbentrichter wird in einer festgelegten Zone außen mit einer
leitenden Schicht versehen. Das geschieht in einem besonderen Automaten durch Besprühen mit Graphitaufschlämmung. Die Außenschwarzung
ergibt mit der Glaswand und dem Innenbelag die zum Beruhigen der
Hochspannung notwendige Kapazität.
Endprüfung
Die jetzt betriebsfähige Röhre kommt in Spezialmeßstände, in denen man
sie optisch und elektrisch prüft: Man mißt Strom- und Spannungswerte,
beobachtet das Kathodenbild, die Schirmhelligkeit sowie die Strahlschärfe und kontrolliert auf Ausblendfreiheit.
78
Die Kontrolle beschränkt sich nicht auf diese Endprüfung allein. In der
gesamten Fertigungsgang sind zahlreiche Prüfungen eingefügt, m
denen die einzelnen Herstellungsphasen überwacht werden.
Dieses sorgfältige Überwachen sichert im Verein mit den vollautomatisch
arbeitenden Einrichtungen die gleichbleibende Güte der Fernseh-Bildröhren.
Stichwörterverzeichnis
A-F
Seite
Ablenkspulen
23
Ablenkung, elektrostatisch
36
34, 36
magnetisch
Ablenkwinkel
10, 63
60
Abmessungen
27
Äquipotentiallinien
47
Aktivator
Aktivieren
47
55
Allgemeine Daten
Allgemeinschärfe
44
Aluminisierung
18, 45, 74
Aluminiumfolie
18, 45, 74
Aluminiumhinterlegung 18, 45, 74
Ängström
49
16
Anode, erster Teil
8
Anodenanschluß
56
Anodenspannung
43
Aperturelektrode
43
Aperturwinkel
19
Aufdampfen
78
Außenschwärzung
Ausmaße der Bildröhre
10
Beschleunigende
elektrostatische Linsen
33
Beschleunigung der Elektronen 14
Beschleunigungselektrode 16, 56
33
Beschleunigungslinsen
Betrieb der
Fernseh-Bildröhre
55, 63
Betriebswerte
56
60
Bezugslinie
Bildendröhre = Videoendröhre
Bildröhren-Anodenspannung 16
-Frontplatte
8
Bildschirmröntgenstrahlung
52
12
Brenner
8
Brennfläche
31
Bündelungspunkt
80
Seite
Candela
60
Daten der Fernseh-Bildröhre
Defektelektron
Detailkontrast = Feinkontrast
Diagonale
Dosisleistung
55
47
Einzellinsen
Elektrizitäts- und Wasserversorgung
Elektromagnetische Strahlung
Elektronenaustrittsarbeit
Elektronenfehlstelle
Elektronengeschwindigkeit
Elektronenvolt
Elektrostatische Fokussierung
Elektrostatische Linsen
Emissionspaste
Endprüfung
Energiequant
Entsalzungseinheiten
Erdfeld
Exemplarstreuungen
Evakuieren
10
52
33
70
48
12
47
46
46
17
32
78
78
49
70
55
56
76
Farbe des Bildschirm19, 44
leuchtens
44
Farbtemperatur
45
Farbtemperatur, ähnlichste
20
Feinkontrast
Fertigung
69
von Fernseh-Bildröhren
72
in ununterbrochenem Fluß
78
Fertigstellen der Röhre
Flächenkontrast = Grobkontrast
55
Flimmern
Fluoreszenz
47
Fluoreszenzfarbe
55
Stichwörterverzeichnis
F-M
Seite
Seite
Fokussierung, elektrostatisch
magnetisch
Fokussierungselektrode
Fokussierungsspannung
Footlambert
17
37
33
56
60
Gammastrahlung
Gefälleverlauf krümmt
Elektronenbahnen
Geknicktes Strahlsystem
Geradsichtiges
Strahlsystem
Getter abschießen
Gettern
Getterspiegel
Gittersteuerung
Gittervorspannung
Grauglas
Grautreppe
Grenzwerte
Grobkontrast
50
27
39, 40
14, 43
78
78
78
30
14, 30
20
20
56
20
Hängebahnen
Heizfaden
Heizung
Heizwendel
Hochspannungsanschluß
Hochspannungserzeugung
Höchstzulässige
Strahlenbelastung
72
57
55
12
8
64
Innenbelag
Ion, negativ
positiv
lonenaustauschverfahren
lonenfalle
lonenfallenmagnet
lonisierbar
74
40
48
70
42
42
48
52
Kapazitäten
Kathode
Kathodensteuerung
-strom
-vorspannung
Kennlinien
Kilopond
Knick im Strahlsystem
Kolben
-hals
-trichter
Kollodiumhaut
Kontrast
Kristallgitter
Kristallphosphore
58
12
30
59
67
58
8
39
7, 72
8
8
19, 74
19, 20
47
47
Leuchtdichte
59, 60
Leuchtschicht aufbringen
72
55
Lichtdurchlässigkeit
21
Lichthof
59
Lichtstärke
Linse der Kathode benachbart 31
17
Linse zur Fokussierung
33
Linsen, beschleunigende
32
elektrostatische
37
magnetische
nichtbeschleunigende 33
32
optische
17, 33
Linsenelektrode
47
Loch
8
Luftdruck
Magnetfeld krümmt
Elektronenbahn
Magnetische Fokussierung
Linsen
Magnetisches Ablenken
Erdfeld
22
37
37
34, 36
55
81
Stichwörterverzeichnis
id-z
Seite
Seite
Millistilb
Mittleres Nachleuchten
60
55
Nach leuchten
Natürliche Strahlenbelastung
Strahlung
Negatives Ion
Nichtbeschleunigende
elektrostatische Linsen
55
53
52
40
33
Optische Linsen
32
Photon-Energie
Physikalische Erläuterungen
Plancksches Wirkungsquantum
Positives Ion
Preßnaht
Pumpofen
Pumpstengel
Pumpstutzen
49
22
48
48
8
76
14
14
45
Sekundärelektronen
Spannungsgefälle und
räumliches Gefälle
25, 26
Sperrspannung
56
Sphärische Form
55
14
Steuerelektrode
Steuerung
66
der Fernseh-Bildröhre
Stilb
60
Strahlenbelastung,
höchstzulässige
52
53
natürliche
60
Strahlstrom-Dichte
28
-Steuerung
10
Strahlsystem
39, 40
geknickt
geradsichtiges 14
Strahlung, elektromagnetische 48
52
natürliche
76
System einschmelzen
Querfeld
Querspannung
55
27
Toroid-Spule
Randfehler
Räumliches Gefälle und
Spannungsgefälle
Raumladung
Reinigen des Kolbens
Röntgenstrahlung
des Bildschirmes
hart
weich
Rohkolben
44
Übersichtstafel
Ultraviolettbestrahlung
UV-Strahlung
25
28
72
52
50
50
72
24
Sattelspule
Schirm ausheizen
76
-Kontrolle im Dunkelraum 76
24
83 u. 84
48
48
Video-Endröhre
Vorspannung .
64, 67
14
Wasser- und Elektrizitätsversorgung
Wellenstrahlung
70
48
Zentriermagnet
Zumutbare Dosisleistung
38
52
82
Ubersichtstafel
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